Curso Líneas Eléctricas Alta Tensión

CURSO DE LÍNEAS ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN

MATERIALES

TORRES

CONDUCTORES

HERRAJES

CABLES DE GUARDA

AISLAMIENTO

CABLES AISLADOS

CIMENTACIONES

1

MATERIALES

TORRES

1

MATERIALES: TORRES TIPOS DE TORRES: Las TORRES son los elementos destinados a soportar los conductores a lo largo de la línea, manteniéndolos a la distancia reglamentaria sobre el suelo o los diferentes cruzamientos (líneas eléctricas, carreteras, etc.). La tensión de transporte, el número de circuitos, el terreno y otros aspectos determinan el diseño del apoyo y sus materiales. Las torres son el principal elemento de fiabilidad de una línea eléctrica aérea, pues deben soportar con bastante margen de seguridad los esfuerzos que reciben de los conductores así como otras cargas externas. Según el MATERIAL empleado, los tipos de torre que se utilizan en la construcción de líneas eléctricas aéreas son: 

TORRES METÁLCAS: normalmente utilizados en media, alta y muy alta tensión  Torres de celosía (perfiles o tubos)  Torres de chapa plegada (sección rectangular o poligonal)



TORRES DE HORMIGÓN: normalmente utilizados en media y baja tensión  Torres de hormigón vibrado (tipo HV)  Torres de hormigón vibrado hueco (tipo HVH)



TORRES DE MADERA: normalmente utilizados en baja tensión 2

MATERIALES: TORRES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES 

TORRES METÁLICAS DE CELOSÍA:



Son torres tronco-piramidales de sección cuadrada o rectangular construidas generalmente con perfiles laminados, unidos mediante chapas y tornillería.



Los perfiles laminados se galvanizan en caliente para evitar la corrosión y es frecuente que posteriormente se cubran con pintura protectora para alargar su vida útil.



Diseño modular que facilita el transporte y permite la sustitución o el añadido de tramos (recrecido), así como el refuerzo de las barras de celosía.



Soportan grandes esfuerzos y se pueden obtener torres muy altas.



Permiten soportar uno o varios circuitos y todo tipo de configuraciones.



Es el más utilizado en líneas aéreas de transporte, sobre todo en alta y muy alta tensión.

3


TORRES METÁLICAS DE CHAPA:



Son torres tronco-piramidales de sección rectangular o poligonal de número de lados múltiplo de cuatro, paralelos e iguales dos a dos, o de forma tronco-cónica, realizados con chapa plegada.



Se ensamblan por tramos y se montan en el suelo, izándolo entero. Debido a un menor acopio de materiales la duración y el coste de la operación de montado e izado se reduce, aumentando la seguridad de los operarios.



Su ocupación es mínima ya que sólo es necesario un macizo de hormigón para su instalación. En contrapartida, los esfuerzos sobre la cimentación son muy grandes y la inversión en obra civil es muy elevada, especialmente en terrenos desfavorables.



Tienen menor impacto visual debido a su tamaño compacto. Se emplean en núcleos urbanos debido a su buena integración en el paisaje, y en lugares con problemas de impacto paisajístico como parques o montañas.



Coste elevado. 4


TORRES DE HORMIGÓN VIBRADO (HV):



Son torres con forma de viga tronco-piramidal de sección exterior rectangular, maciza en sus dos primeros metros medidos desde la cogolla y con sección en forma de «I» reforzada con nervios en el resto de su longitud.



El hormigón vibrado está sometido a una compactación mecánica que mejora sus cualidades resistentes.



Se fabrican mediantes moldes en fábrica y se transporta la torre completa, por lo que la altura de la torre está limitada.



Durabilidad y resistencia a los agentes externos agresivos.



Se emplean sobre todo en baja y media tensión.

5

MATERIALES: TORRES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES • TORRES DE HORMIGÓN VIBRADO HUECO (HVH) según UNE 207016: 

Son torres cuya forma geométrica es la de una de viga tronco-piramidal de sección exterior cuadrangular, maciza en la zona de la cabeza, y hueca en el resto de su longitud. La forma de la sección hueca puede ser poligonal o circular.



El hormigón vibrado está sometido a una compactación mecánica que mejora sus cualidades resistentes.



Se fabrican mediantes moldes en fábrica y se transporta la torre completa, por lo que la altura de la torre está limitada.



Soportan mayores esfuerzos que las anteriores (HV).



Durabilidad y resistencia a los agentes externos agresivos.



Se emplean sobre todo en baja y media tensión.

6

MATERIALES: TORRES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES • TORRES DE MADERA: 

Son postes de sección circular sensiblemente rectos y bien proporcionados desde la base hasta la punta.



Son fáciles de transportar debido a su poco peso.



Alturas y esfuerzos en la cabeza reducidos, líneas con vanos cortos.



Facilidad de montaje y desmontaje.



Tienen propiedades de aislamiento térmico y eléctrico.



Antes de su montaje se impregnan con un tratamiento preservante contra agentes externos que puedan alterar sus condiciones de trabajo. Aún así tienen una vida media relativamente corta, debido sobre todo a la putrefacción en la parte inferior del poste.



Se emplean casi exclusivamente en baja tensión, aunque también excepcionalmente en líneas de media y alta tensión construidas en países donde abunda la madera (EEUU, países nórdicos, etc.). 7

MATERIALES: TORRES TIPOS DE TORRES: Según la FUNCIÓN en la línea, los tipos de torre que se utilizan en la construcción de líneas eléctricas aéreas son:  TORRE DE ALINEACIÓN: se emplean básicamente para sostener los conductores y cables de guarda en tramos rectilíneos.  TORRE DE ANCLAJE: se emplean en tramos rectilíneos para proporcionar puntos firmes en la línea que limiten la propagación en la misma de esfuerzos longitudinales de carácter excepcional (efecto cascada).  TORRE DE ÁNGULO: se emplean en los vértices de los ángulos que forman dos alineaciones, orientadas en la bisectriz del ángulo.  TORRE FIN DE LÍNEA: se emplean en los extremos de la línea, debiendo resistir la solicitación de todos los conductores y cables de tierra en sentido longitudinal de la línea.  TORRE ESPECIAL: aquellas que tienen una función diferente a las definidas anteriormente (derivaciones de circuitos, entrada y salidas a las subestaciones, etc.).

8

MATERIALES: TORRES TIPOS DE TORRES: A continuación se muestran unas imágenes de diferentes torres de celosía según su función:

TORRE DE ALINEACIÓN (SUSPENSIÓN)

TORRE FIN DE LÍNEA (AMARRE)

TORRE DE ANCLAJE (AMARRE)

TORRE DE ÁNGULO (AMARRE)

TORRE ESPECIAL (AMARRE)

9

MATERIALES: TORRES TIPOS DE TORRES: Según la DISPOSICIÓN de los conductores, los tipos de configuraciones más utilizadas son:

10

MATERIALES: TORRES TIPOS DE TORRES: A continuación se muestran algunos ejemplos reales de las configuraciones mencionadas anteriormente:

CAPA

BANDERA

BÓVEDA

DOBLE BANDERA

CABEZA DE GATO

EXÁGONO

TRESBOLILLO

DANUBIO

11

MATERIALES: TORRES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: Las ventajas y desventajas de las diferentes configuraciones son las siguientes:  COFIGURACIÓN HORIZONTAL: •

Altura de torre reducida.

•

Mayor envergadura -> Mayor anchura de corredor (servidumbre de paso).

•

Se emplea en cruzamientos inferiores.

•

Conveniente en grandes vanos (torres más bajas -> solicitaciones de momento menores).

 CONFIGURACIÓN TRIANGULAR: •

Máxima altura de torre.

•

Menor ancho de crucetas -> Anchura de corredor mínima (servidumbre de paso).

•

Se emplea en cruzamientos superiores.

•

Mayor impacto visual. 12

MATERIALES:

4.000 kg

2.500 kg

7.500 kg

DIMENSIONES Y PESOS DE REFERENCIA:

18.000 kg

TORRES

Torres metálicas utilizadas en alta tensión vs altura 13

MATERIALES

CONDUCTORES

1

MATERIALES: CONDUCTORES TIPOS DE CONDUCTORES: Hace años los conductores de las líneas eléctricas aéreas eran normalmente de cobre; como consecuencia de los elevados precios adquiridos por este metal, el cobre ha sido prácticamente desplazado por el aluminio, de menor conductividad eléctrica pero que, en las condiciones actuales lleva a soluciones más económicas. Los materiales empleados comúnmente para los CONDUCTORES de fase son el aluminio puro, la aleación de aluminio y el aluminio con refuerzo central de alambres de acero. La selección del material óptimo se determina por las condiciones específicas de cada instalación. Algunos de los elementos a considerar son:  Capacidad de corriente requerida: conductividad eléctrica elevada  mayor capacidad de corriente.  Longitud de la línea, lo que determina las pérdidas eléctricas: resistencia eléctrica elevada  mayores pérdidas eléctricas.  Condiciones climáticas que prevalecen en la traza de la línea, como el viento o y hielo: diámetro grande  mayores tenses.  Posibilidad de corrosión, como en la proximidad al mar o en atmósferas con polución: oxidación alta  mayor corrosión.  Condiciones físicas, como el vano máximo y peso de las torres: sección pequeña  vanos más grandes ó pesos más bajos de torre. 2

MATERIALES: CONDUCTORES TIPOS DE CONDUCTORES:  CONDUCTORES CONVENCIONALES (máxima temperatura de operación 75º-90ºC) En función del material utilizado y de su configuración, los principales tipos de CONDUCTORES CONVENCIONALES utilizados en la construcción de líneas eléctricas aéreas son:  HOMOGÉNEOS  AAC (All Aluminum Conductors)  AAAC (All Aluminum Alloy Conductors)  BI-METÁLICOS  ACSR (Aluminum Conductors Steel Reinforced)  ACSR/AW (Aluminum Conductors Aluminum Clad Steel Reinforced)  AACSR (Aluminum Alloy Conductors Steel Reinforced)  AACSR/AW (Aluminum Alloy Conductors Aluminum Clad Steel Reinforced)  ACAR (Aluminum Conductors Aluminum Alloy Reinforced) 3

MATERIALES: CONDUCTORES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: 

AAC (All Aluminum Conductors)

 Composición: Están formados por varios alambres de aluminio 1350 cableados helicoidalmente en capas concéntricas. Todos los alambres tienen el mismo diámetro. La mayoría de las composiciones consisten en 7, 19, 37, 61 y 91 alambres.

 Propiedades: Muy alta relación conductividad eléctrica/peso.  Inconvenientes: Resistencia a la tracción no muy alta que se traduce en una mayor flecha a igual longitud de vano.  Aplicaciones: Se emplean generalmente en vanos situaciones donde los vanos son relativamente cortos. Su mayor aplicación son Subestaciones de alta tensión y líneas aéreas de distribución.

4


AAC (All Aluminum Conductors)

Estos conductores están estandarizados en los principales países por organizaciones como:

A continuación se muestran las características técnicas de algunos conductores comerciales AAC:

5


AAAC (All Aluminum Alloy Conductors)

 Composición: Están formados por varios alambres de aleación de aluminio 6201 cableados helicoidalmente en capas concéntricas. Todos los alambres tienen el mismo diámetro. La mayoría de las composiciones consisten en 7, 19, 37, 61 y 91 alambres.

 Propiedades: Elevada relación resistencia a la tracción/peso y buena resistencia a la corrosión.  Aplicaciones: Subestaciones de alta tensión y Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión.

6


AAAC (All Aluminum Alloy Conductors)


A continuación se muestran las características técnicas de algunos conductores comerciales AAAC:

7


ACSR (Aluminum Conductors Steel Reinforced)

 Composición: Están formados por varios alambres de aluminio y acero galvanizado cableados helicoidalmente en capas concéntricas. El alambre o alambres que forman el alma son de acero galvanizado y la capa o capas externas son de aluminio. El alma de acero consiste normalmente en 1, 7 o 19 alambres. Los diámetros de los alambres de aluminio y acero pueden ser idénticos o diferentes.

 Propiedades: Variando las proporciones de aluminio y acero se pueden conseguir las características requeridas para cualquier aplicación (↑ Acero -> ↑ Resist. Tracción; ↑ Alum. -> ↑ Cond. Eléctrica) .  Inconvenientes: Menor resistencia a la corrosión (para aumentarla se recubre el núcleo con grasa).  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Renovación de líneas existentes.

8


ACSR (Aluminum Conductors Steel Reinforced)


A continuación se muestran las características técnicas de algunos conductores comerciales ACSR:

9


ACSR/AW (Aluminum Conductors Aluminum Clad Steel Reinforced)

 Composición: Están formados por varios alambres de aluminio y acero recubierto de aluminio (ARAWELD) cableados helicoidalmente en capas concéntricas. El alambre o alambres que forman el alma son de acero recubierto de aluminio y las capas externas son de aluminio. El alma consiste normalmente en 1, 7 o 19 alambres. El diámetro de los alambres de aluminio y ARAWELD pueden ser igual o diferente.

 Propiedades: Peso más bajo, mayor capacidad de transporte y mayor protección ante la corrosión.  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Renovación de líneas existentes. Especialmente recomendado en ambientes corrosivos o en zonas costeras.

10


ACSR/AW (Aluminum Conductors Aluminum Clad Steel Reinforced)


A continuación se muestran las características técnicas de algunos conductores comerciales ACSR/AW:

11


AACSR (Aluminum Alloy Conductors Steel Reinforced)

 Composición: Están formados por varios alambres de aleación de aluminio y acero galvanizado cableados helicoidalmente en capas concéntricas. El alambre o alambres que forman el alma son de acero galvanizado y las capas externas son de aleación de aluminio. El alma de acero consiste normalmente en 1, 7 o 19 alambres. El diámetro de los alambres de aleación de aluminio y acero puede ser igual o diferente.

 Propiedades: Variando las proporciones de aluminio y acero se pueden conseguir las características requeridas para cualquier aplicación (↑ Ac -> ↑ Resis. Tracción; ↑ Al -> ↑ Cond. Eléctrica) .  Inconvenientes: Menor resistencia a la corrosión (para aumentarla se recubre el núcleo con grasa).  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Especialmente recomendado en cruzamientos o donde sea necesaria una alta resistencia a la tracción.

12


AACSR (Aluminum Alloy Conductors Steel Reinforced)


A continuación se muestran las características técnicas de algunos conductores comerciales AACSR:

13


AACSR/AW (Aluminum Alloy Conductors Aluminum Clad Steel Reinforced)

 Composición: Están formados por varios alambres de aleación de aluminio y acero recubierto de aluminio (ARAWELD) cableados helicoidalmente en capas concéntricas. El alambre o alambres que forman el alma son de acero recubierto de aluminio y las capas externas son de aleación de aluminio. El alma consiste normalmente en 1, 7 o 19 alambres. El diámetro de los alambres de aluminio y ARAWELD pueden ser igual o diferente.

 Propiedades: Peso más bajo, mayor capacidad de transporte y mayor protección ante la corrosión.  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Renovación de líneas existentes. Especialmente recomendado en ambientes corrosivos, cruzamientos, o donde sea necesaria una alta resistencia a tracción. 14


AACSR/AW (Aluminum Alloy Conductors Aluminum Clad Steel Reinforced)


A continuación se muestran las características técnicas de algunos conductores comerciales AACSR/AW:

15


ACAR (Aluminum Conductors Aluminum Alloy Reinforced)

 Composición: Están formados por varios alambres de aluminio y aleación de aluminio cableados helicoidalmente en capas concéntricas. El alambre o alambres que forman el alma son de aleación de aluminio y las capas externas son de aluminio. La composición consiste normalmente en un número total de 7, 19, 37, 61 y 91 alambres. Los diámetros de todos los alambres es el mismo. Los alambres de aluminio y de aleación de aluminio se pueden mezclar en la misma capa.

 Propiedades: Variando las proporciones de aluminio y de aleación de aluminio se pueden conseguir las características requeridas para cualquier aplicación (↑ Aleación de Al -> ↑ Resis. Tracción; ↑ Al -> ↑ Cond. Eléctrica). Alta relación conductividad/peso. Excelente resistencia a la corrosión.  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Renovación de líneas existentes. Embarrado de subestaciones. Ambientes muy contaminados. 16


ACAR (Aluminum Conductors Aluminum Alloy Reinforced)


A continuación se muestran las características técnicas de algunos conductores comerciales ACAR:

17

MATERIALES: CONDUCTORES TIPOS DE CONDUCTORES:  CONDUCTORES DE ALTA TEMPERATURA (máxima temperatura de operación 150º-210ºC) Durante los últimos años, en todos los países desarrollados se está produciendo una creciente necesidad de incrementar la capacidad de transporte de las redes eléctricas existentes. Al mismo tiempo, la fuerte oposición a la construcción de nuevas líneas y subestaciones no cesa, haciendo que se esté llegando a los límites máximos admisibles en las redes actuales. Es por ello que se hace cada vez más necesaria la búsqueda de soluciones para el aumento de la capacidad de transporte de las actuales líneas aéreas. Una de estas soluciones consiste en el cambio de conductores de la línea existente por conductores de alta temperatura. Se pueden conseguir aumentos de capacidad considerables, dependiendo de la línea original, sin necesidad de refuerzo de las estructuras existentes. Debido a ello, no son necesarios trabajos tan prolongados ni complicados. Los conductores de alta temperatura están todavía en desarrollo por lo que suponen una inversión económica importante. Cada tipo de conductor requiere un estudio en detalle en función de sus características, pudiéndose obtener incrementos de capacidad de transporte del orden del 60% para por ejemplo temperaturas de operación de 140-150º C.

18

MATERIALES: CONDUCTORES TIPOS DE CONDUCTORES: En función del material utilizado y de su configuración, los principales tipos de CONDUCTORES DE ALTA TEMPERATURA utilizados en la construcción de líneas eléctricas aéreas son: 

HTLS (High Temperature Low Sag)

 ACSS-ACSS/TW (Aluminum Conductor Steel Supported/Trapezoidal Wire)  TACIR-ZTACIR (Zirconium alloy Aluminum Conductor Invar steel Reinforced)  GTACSR- GZTACSR (Gapped high-Temperature alloy Aluminum Conductor Steel Reinforced)  ACCR-ACCR/TW (Aluminum Conductor Composite Reinforced/Trapezoidal Wire)  ACCC/TW (Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoidal Wire)

19


ACSS-ACSS/TW (Aluminum Conductor Steel Supported)

 Composición: Alambres de acero conforman el alma central del conductor alrededor del cual se cablean una o varia capas de aluminio en el estado 1350-0. El estado «0» del aluminio consiste en el recocido total del aluminio y facilita que casi toda la solicitación mecánica sea asumida por el alma de acero. En los tipo ACSS/TW los alambres de aluminio tienen forma trapezoidal, lo que permite reducir el diámetro exterior del conductor para una misma sección.

ACSS

ACSS/TW

 Propiedades: Operan continuamente a temperaturas de hasta 200ºC. Propiedades de autoamortiguación. Flechas menores bajo condiciones de emergencia. El tipo ACSS/TW presenta reducción de los efectos de las sobrecargas por viento y hielo.  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Incremento de la capacidad de transporte de líneas existentes. 20


TACIR-ZTACIR (Termal alloy Aluminum Conductor Invar steel Reinforced)

 Composición: Núcleo formado por alambres de aleación de Invar (acero con 36% Níquel) alrededor del cual se cablean capas de aleaciones de aluminio termo-resistentes denominada TAL o ZTAL. El coeficiente de dilatación térmica del Invar es del orden de la tercera parte que en el acero, con lo cual se consigue reducir la flecha de forma muy notable.

 Propiedades: Operan continuamente a temperaturas de hasta 210ºC. Bajo incremento de flecha cuando el conductor trabaja por encima de los 90ºC.  Desventajas: Costo de hasta 5 veces mayor que el ACSR. Muy poca aceptación a nivel mundial. Núcleo más débil que el núcleo de acero convencional del ACSR.  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Incremento de la capacidad de transporte de líneas existentes.

21


GTACSR- GZTACSR (Gap Termal alloy Aluminum Conductor Steel Reinforced)

 Composición: Núcleo formado por alambres de acero galvanizado de alta resistencia alrededor del cual se cablean capas de alambres de aleación de aluminio termo-resistentes denominada TAL o ZTAL. Los alambres de la capa interna más próxima al alma son de sección trapezoidal, lo que da lugar a un pequeño hueco (gap) entre el alma de acero y las capas de aleación de aluminio que permite el deslizamiento entre ambas partes. Este hueco se rellena con una grasa resistente al calor.

 Propiedades: Operan continuamente a temperaturas de hasta 150ºC. Bajo incremento de flechas a altas temperaturas. Gran capacidad de absorción de vibraciones.  Desventajas: Costo de hasta 2 veces mayor que el ACSR. Muy poca aceptación a nivel mundial. Requiere accesorios especialmente diseñados y métodos de instalación especiales.  Aplicaciones: Líneas aéreas de distribución y transporte en Media, Alta y Muy Alta tensión. Repotenciación de líneas existentes.

22


ACCR-ACCR/TW (Aluminum Conductor Composite Reinforced)

 Composición: Alambres del núcleo compuestos fibra cerámica de óxido de aluminio embebidas en aluminio puro y rodeadas de alambres de aluminio templado y zirconio. En los tipo ACCR/TW los alambres que recubren el núcleo tienen forma trapezoidal, lo que permite reducir el diámetro exterior del conductor para una misma sección.

ACCR

ACCR/TW

 Propiedades: Elevadas temperaturas de operación de hasta 210ºC y baja flecha. Excelente resistencia a la fatiga y a la tracción. Elevada conductividad del alma. Menor peso del alma. Menor dilatación térmica. No sufre degradación por corrosión.  Desventajas: Costo de hasta 8 a 20 veces mayor que el ACSR. Utilización en el mercado aún muy limitada (pocos kilómetros instalados).  Aplicaciones: Repotenciaciones de líneas existentes. Áreas dificultosas o Zonas sensibles al medio ambiente (montañas, parques naturales, áreas densamente pobladas). Vanos de gran longitud (cruzamientos con ríos, desfiladeros, lagos). Ambientes corrosivos (zona costera, desierto).

23


ACCC /TW(Aluminum Conductor Composite Core)

 Composición: Núcleo de material compuesto formado por carbono de alta resistencia y fibra de vidrio, alrededor del cual se trenzan 2, 3 o 4 capas de alambres de aluminio recocido 1350-0 de sección trapezoidal.

 Propiedades: Elevadas temperaturas de operación de hasta 200ºC y baja flecha. Excelente resistencia a la corrosión y oxidación. Más liviano al no tener un núcleo metálico. Excelentes características de autoamortiguación. Mayor coeficiente de rugosidad de la superficie, reducción de pérdidas por efecto corona, ruido y nivel de interferencia.  Desventajas: Costo de hasta 5 a 10 veces mayor que el ACSR. Utilización en el mercado aún muy limitada (pocos kilómetros instalados). Degradación del núcleo por las altas temperaturas.  Aplicaciones: Líneas aéreas de transporte de media y alta tensión. Repotenciaciones de líneas existentes. Vanos de gran longitud (cruzamientos con ríos, desfiladeros, lagos). Ambientes corrosivos (zona costera, desierto).

24

MATERIALES: CONDUCTORES CONDUCTORES DE ALTA TEMPERATURA:  Ejemplo de curva típica Flecha-Temperatura para diferentes conductores HTLS:

25

MATERIALES: CONDUCTORES

26

MATERIALES

CABLES DE GUARDA

1

MATERIALES: CABLES DE GUARDA TIPOS DE CABLES DE GUARDA: Los materiales empleados comúnmente para los CABLES DE GUARDA se emplean cuerdas de acero galvanizado o de allumoweld, pudiendo incluir un tubo central de aluminio con fibras ópticas en su interior. La selección del material óptimo se determina por las condiciones específicas de cada instalación. Algunos de los elementos a considerar son:  Posibilidad de corrosión, por ejemplo en la proximidad al mar o en atmósferas con polución.  Necesidad de transmitir señales de telecomunicación. En función del material utilizado y de su configuración, los principales tipos de CABLES DE GUARDA utilizados en la construcción de líneas eléctricas aéreas son:  CABLES DE GUARDA CONVENCIONALES  ACERO GALVANIZADO  ACERO RECUBIERTO DE ALUMINO (Alumoweld) 

CABLES COMPUESTOS TIERRA-ÓPTICO (OPGW: Optical Power Ground Wire)

 TUBO DE ALUMINIO EXTRUIDO  TUBOS DE ACERO INOXIDABLE 2

MATERIALES: CABLES DE GUARDA TIPOS DE CABLES DE GUARDA: En función del material utilizado y de su configuración, los principales tipos de CABLES DE GUARDA utilizados en la construcción de líneas eléctricas aéreas son:  CABLES DE GUARDA CONVENCIONALES  ACERO GALVANIZADO  ACERO RECUBIERTO DE ALUMINO (Alumoweld) 

CABLES COMPUESTOS TIERRA-ÓPTICO (OPGW: Optical Power Ground Wire)

 TUBO DE ALUMINIO EXTRUIDO  TUBOS DE ACERO INOXIDABLE

3

MATERIALES: CABLES DE GUARDA CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES:  CABLES DE GUARDA CONVENCIONAL DE ACERO GALVANIZADO  Compuesto por alambres de acero del mismo diámetro y calidad recubiertos con zinc, trenzados de forma helicoidal.

 Baja resistencia a la corrosión.  Se emplean en zonas sin contaminación o de contaminación ligera.

4

MATERIALES: CABLES DE GUARDA CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES:  CABLES DE GUARDA CONVENCIONAL DE ACERO RECUBIERTO DE ALUMINIO (ALUMOWELD)  Compuesto por alambres de acero del mismo diámetro recubiertos de aluminio, trenzados de forma helicoidal.

 Mayor conductividad, alta resistencia a la corrosión y gran resistencia a la rotura.  Se emplean en zonas de fuerte contaminación.

5

MATERIALES: CABLES DE GUARDA CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES:  CABLES COMPUESTOS TIERRA-ÓPTICO (OPGW: Optical Power Ground Wire)  En los últimos años se ha extendido el uso de los cables OPGW, o cables compuestos tierra-óptico. Un OPGW combina las funciones de un cable de tierra convencional (proporcionar apantallamiento a la línea frente a descargas atmosféricas) y funciones para la transmisión de señales de comunicación.  Individualmente las fibras ópticas están protegidas por una cubierta de plástico que las protege de los daños ambientales y de los derivados del efecto de manipulación de las mismas. El núcleo de fibras ópticas se aloja en el interior de un tubo revestido que proporciona tanto protección mecánica al núcleo óptico como estanqueidad frente a la humedad. Este tubo es generalmente de aluminio, y proporciona a su vez alta conductividad eléctrica necesaria para la disipación de las descargas atmosféricas o cortocircuitos accidentales. Los cables pueden contener desde 12 hasta 288 fibras ópticas, aunque los más usuales son hasta 48 fibras ópticas.  Los parámetros más importantes a tener en cuenta en la selección de estos cables son:

6

MATERIALES: CABLES DE GUARDA CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES:  OPGW CON TUBO DE ALUMINIO EXTRUIDO  Diseño con tubo central de aluminio extruido que contiene el núcleo óptico con estructura holgada de las fibras en 3, 4 o más tubos de material termoplástico. Alrededor de este tubo central se disponen una o más coronas de hilos de acero recubierto de aluminio y/o de aleación de aluminio (la doble corona proporciona mayor carga de rotura y/o intensidad de cortocircuito).  Son los más utilizados. Su diseño se adapta perfectamente a las necesidades más habituales de instalación consiguiendo una óptima relación calidad-precio.

Icc = 12 kA (0,5 seg)

Icc = 18 kA (0,5 seg)

7

MATERIALES: CABLES DE GUARDA CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES:  OPGW CON TUBO DE ACERO INOXIDABLE  Diseño con tubo de acero inoxidable taponados con gel antihumedad que contiene las fibras ópticas en su interior. Junto con los alambres de acero recubierto de aluminio y/o aleación de aluminio constituye un cable OPGW de características similares al cable de guarda/cable de fase tradicional. Se puede utilizar uno o más tubos de acero dependiendo del nº de fibras del cable.  Se utilizan cuando se requiere un diámetro de cable más reducido.

Icc = 6 kA (0,5 seg) Icc = 25 kA (0,5 seg)

8

MATERIALES: CABLES DE GUARDA INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA: En el caso de que se quiera instalar fibra óptica en líneas ya existentes hay cuatro posibilidades: 

Cables de fibra óptica adosados al cable de guarda: solución válida si las estructuras aguantan el

sobreesfuerzo. Se pueden presentar efectos de envejecimiento del cable debidos al “tracking”, (presencia de un campo eléctrico en la superficie de un material dieléctrico).



Cables de fibra óptica adosados a los conductores de fase: Esta solución sólo debe emplearse si no

se dispone de cuernos de tierra ya que el efecto de “tracking” será mayor al estar más cerca de los conductores en tensión.



Cables de fibra óptica autosoportado (ADSS). No necesitan de otro cable soporte para tenderse, por

lo que puede elegirse la parte del apoyo donde irán instalados, lo que permite escoger zonas de menor campo eléctrico para disminuir el “tracking”.



Sustitución del cable de tierra convencional por un cable compuesto tierra-óptico (OPGW). Es la

mejor solución desde el punto de vista técnico. Esta solución es la que se adoptaría también en el caso de una línea nueva.

9

MATERIALES:

CABLES AISLADOS

1

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – EVOLUCIÓN HISTÓRICA • 1890  Primer cable AT con papel impregnado • 1920  Nace el cable de aceite O.F. • 1936  Primer enlace industrial 225 kV O.F. • 1952  Primer enlace industrial 400 kV O.F. • 1969  Primer cable 225 kV con aislamiento seco • 1890  Primer cable 400 kV con aislamiento seco

2

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – APLICACIONES  Redes de distribución pública en zonas urbanas  Industrias de gran potencia  Redes de transporte  Soterramientos parciales de líneas de transporte  Entrada a subestaciones  Mallado de una red urbana  Enlace entre subestaciones  Conexión de generadores

3

MATERIALES:

CABLES AISLADOS - CLASIFICACION • SEGÚN LA TENSION DE SERVICIO  U ≤ 1 kV Baja Tensión

 U ≤ 30 kV Media Tensión

 U ≤ 220 kV Alta Tensión

 U > 220 kV Muy Alta Tensión

4

MATERIALES:

CABLES AISLADOS - CLASIFICACION • SEGÚN LA NATURALEZA DE SUS COMPONENTES  Conductores Cobre

 Aislamiento Plásticos (XPLE, EPR, …)

 Protecciones Pantallas Armaduras Cubiertas

Aluminio

Aceite

etc.

etc.

etc.

5

MATERIALES:

CABLES AISLADOS - CLASIFICACION • SEGÚN SU NUMERO DE FASES  Unipolares

 Tripolares

 etc.

 Cable Submarino

 etc.

• SEGÚN SU USO  Cables Enterrados

6

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS

❶ ❷ ❸ ❹ ❺ ❻ ❼

Conductor Capa semiconductora interna  protección daños origen eléctrico Aislamiento Capa semiconductora externa  protección daños origen eléctrico Pantalla metálica  protección daños origen eléctrico Barrera propagación de agua y/o Armadura  protección daños origen mecánico Cubierta exterior  protección daños origen mecánico 7

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❶ Conductor Su función consiste en transportar la corriente y soportar los esfuerzos mecánicos durante el tendido Idealmente  Peso Mínimo + Resistencia Eléctrica Mínima + Precio Mínimo RESISTIVIDAD ESPECIFICA DE DIFERENTES TIPOS DE CONDUCTORES

Plata

‐8

1,60 ∙ 10 Ω∙m

Cobre

1,72 ∙ 10‐8 Ω∙m

Oro

2,35 ∙ 10‐8 Ω∙m

Aluminio

2,82 ∙ 10‐8 Ω∙m

Acero

13,00 ∙ 10‐8 Ω∙m

Plomo

21,40 ∙ 10‐8 Ω∙m

DENSIDAD DE DIFERENTES TIPOS DE CONDUCTORES

Aluminio

2,7 gr/cm3

Acero

7,8 gr/cm3

Cobre

8,5 gr/cm3

Plata

10,5 gr/cm3

Plomo

11,3 gr/cm3

Oro

19,3 gr/cm3

8

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❶ Conductor En corrientes alternas (A.C.) se producen dos efectos que aumentan la resistencia del conductor: La variación de la corriente alterna en el tiempo induce a su alrededor un campo magnético también variable que induce en el propio conductor y en los cables próximos unas tensiones que a su vez originan corrientes que se oponen a la principal. • Efecto Skin (en el propio conductor)  muy pronunciado en cables de gran sección Las corrientes inducidas son mayores en el interior que en la periferia, así los elementos de corriente de la intensidad principal presentan menor valor en su interior que en la periferia. • Efecto Proximidad (en los cables próximos)

efecto skin

efecto proximidad 9

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❶ Conductor • Macizo: para secciones muy pequeñas  baja tensión • Convencional o Cableado: el conductor está constituido por varias capas de hilos ensamblados concéntricamente en hélice  media tensión • Compactado: se logra una reducción del diámetro del cable (peso y coste) y un campo eléctrico más uniforme pero se aumenta de la rigidez mecánica  cables de alta tensión de pequeña sección • Segmentado: los conductores segmentados, denominados también Milliken, están constituidos por el montaje de varios conductores de sección sectorial proporcionando al conjunto una forma cilíndrica. Estos sectores o segmentos se aíslan unos de otros mediante cintas  cables de alta tensión de gran sección

10

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❶ Conductor

conductor macizo

conductor cableado

conductor compactado

conductor segmentado

fuente: Nexans (nota: esmaltado es un tratamiento adicional de Nexans Cables)

11

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❷ Capa semiconductora interna Su función consiste en alisar el campo eléctrico a nivel del conductor para garantizar un enlace equipotencial entre el conductor y el aislante y en evitar descargas parciales en huecos sometidos a gradientes de tensión entre los hilos conductores. Las propiedades térmicas y mecánicas de éste material deben ser similares a las del material aislante. Se coloca junto al aislamiento y la capa semiconductora externa en un proceso denominado “triple extrusión” para asegurar capas uniformes y sin irregularidades.

fuente: Brugg Cable 12

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento Su función consiste en aislar al conductor, funcionando a alta tensión, de la pantalla metálica puesta al potencial de tierra. El aislamiento debe resistir (rigidez dieléctrica) el campo eléctrico tanto en régimen nominal como en régimen transitorio. Además de las características eléctricas, los aislamientos deberán disponer de otras características que los haga adecuados para las solicitaciones a que será expuesto: • absorción de agua y resistencia a la humedad • grado de polimerización, vulcanización o reticulación • resistencia al ozono, a la acción solar, a las radiaciones ultravioleta y gamma, a la oxidación, a los agentes corrosivos, a los hidrocarburos, a los ambientes salinos, … • resistencia al calor y/o al frio, al fuego, al agrietamiento, … • resistencia a la tracción, carga de rotura, etc. •… Esta relación no es exhaustiva, pudiéndose necesitar otros tipos de características. 13

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento • Aislamiento de Papel Impregnado Está constituido por una mezcla de resinas y aceites minerales que utilizan como soporte físico un encintado de papel celulósico desmineralizado. La mezcla esta prácticamente solidificada a temperatura ambiente pero al tomar temperaturas superiores aumenta su fluidez. Así se debe rodear al papel de un tubo de plomo para evitar la pérdida de la mezcla.  Bajo conducto

 Auto contenido

14

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento • Aislamiento de Papel Impregnado Necesitan accesorios e instalaciones anexas: depósitos de aceite, control de presión, …

Su uso está siendo reemplazado, a medida que la tecnología lo permite, por aislamientos de tipo seco. 15

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento • Aislamiento Seco Policloruro de Vinilo PVC Está constituido por una resina de PVC pura mezclada con plastificantes, cargas y estabilizantes Ventajas . buenas propiedades mecánicas . rigidez dieléctrica elevada . no propagador de la llama y el incendio  pero desprende humos opacos y gases tóxicos . baja permeabilidad al agua Inconvenientes . resistividad eléctrica baja . constante dieléctrica elevada . factor de perdidas muy alto  su uso se limita a cables de baja tensión . frágil y rígido a bajas temperaturas

16

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento • Aislamiento Seco Polietileno Reticulado XLPE Consiste en una evolución del polietileno termoplastico (PE) para conservar sus extraordinarias propiedades eléctricas superando sus debilidades. Ventajas . buenas propiedades mecánicas . buen comportamiento al frio . buena resistencia a la abrasión . resistividad eléctrica alta . capacidad de carga un 20% superior al PVC . factor de pérdidas muy bajo Inconvenientes . rigidez mecánica elevada . baja resistencia a la llama y a los hidrocarburos . regular resistencia a la humedad 17

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento • Aislamiento Seco Gomas Etileno‐Propileno EPR Se desarrollaron para evitar una de las características negativas del XLPE, su elevada rigidez mecánica. Están constituidas por copolímeros del tipo etileno‐propileno. Adicionalmente, a diferencia del XLPE, permite la incorporación de cargas y plastificantes que permiten la creación de mezclas adaptadas a exigencias particulares. Ventajas . flexible incluso a bajas temperaturas . buenas características térmicas . gran resistencia a la ionización y a las descargas parciales . buena resistencia a la humedad Inconvenientes . propiedades mecánicas débiles . mas caro que el XLPE . factor de pérdidas no suficientemente bueno para cables de Muy Alta Tensión. 18

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento

Valores de gradiente típicos de trabajo 220kV: 100 kV/cm 19

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❸ Aislamiento Factor de Pérdidas El circuito de la figura representa un modelo de un cable subterráneo de alta tensión sometido a una tensión V entre el conductor principal y su pantalla metálica protectora. La configuración concéntrica de ambos lo asemeja a un condensador, por el que circula IC, y las fugas a través del dieléctrico que los separa se representan por la corriente IR a través de una resistencia en paralelo.

Cuanto más pequeña sea IR más efectivo es el aislamiento del cable. Para estimar su valor se indica la relación IR/ IC que es la tangente del ángulo δ. tan 18 tan

factor de calidad del aislamiento

tan 18

10

20

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❹ Capa semiconductora externa Su función es idéntica a la de la pantalla semiconductora sobre el conductor, permitir pasar progresivamente de un medio aislante, en donde el campo eléctrico es no nulo, a un material conductor (la pantalla metálica del cable) en el que el campo eléctrico es nulo.

❺ Pantalla metálica Funciones • Dar forma regular y cilíndrica al campo eléctrico • Anular el campo eléctrico en el exterior del cable. Constituye el segundo electrodo del condensador que constituye el cable aislado • Barrera radial contra la penetración de humedad en el cable y, en particular, en su sistema de aislamiento 21

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❺ Pantalla metálica Implicaciones • Necesidad de conectar la pantalla metálica a tierra en un punto a lo largo del enlace, por lo menos • Drenaje de las corrientes capacitivas que atraviesan el aislamiento • Drenaje de las corrientes o de una parte de las corrientes de cortocircuito homopolares. esta función permite en la práctica, dimensionar la pantalla metálica.

• Circulación de las corrientes inducidas por los campos magnéticos de los diferentes cables cercanos. estas corrientes de circulación originan pérdidas suplementarias en los cables y deben tomarse en consideración en la evaluación de la capacidad de transporte para el cálculo de la sección del cable.

• Necesidad de aislar eléctricamente la pantalla metálica de la tierra en la mayor parte de la longitud de cable instalada. • Necesidad de proteger la pantalla metálica contra la corrosión de origen químico o electroquímico.

22

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❺ Pantalla metálica Tipos mas habituales • Pantalla de hilos de cobre concéntricos ventajas . construcción ligera . posibilidad de capacidad de cortocircuito elevada. inconvenientes . poca resistencia eléctrica  aumento pérdidas por corriente de circulación • Pantalla de aluminio soldada longitudinalmente ventajas . construcción ligera . posibilidad de capacidad de cortocircuito elevada . estanqueidad garantizada por el procedimiento de fabricación inconvenientes . poca resistencia eléctrica  aumento pérdidas por corriente de circulación . pérdidas por corriente de Foucault más elevadas

23

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❻ Armaduras Son unos elementos, cuya función es proteger el cable contra esfuerzos mecánicos excesivos, ya sean de compresión o de tracción. En general, son poco utilizados en las líneas de cables eléctricos aislados en media o en alta tensión, pero se debe recordar su existencia en el caso de que se prevea la presencia de esfuerzos mecánicos excesivos sobre la línea. ❻ Barrera propagación de agua Cintas hinchables semiconductoras Cintas metálicas estancas (por ejemplo lámina de aluminio solapada termopegada)

24

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❼ Cubierta exterior Función • Aislar la pantalla metálica de tierra (en particular para los enlaces de conexión especial de pantalla) • Proteger los elementos metálicos de la pantalla contra la humedad y la corrosión • Además, la cubierta exterior debe resistir las agresiones mecánicas que se dan durante el tendido y la operación, así como otras agresiones potenciales específicas tales como termitas, hidrocarburos, etc. Materiales • Polietileno (PE) ventajas . coeficiente de rozamiento muy bajo (facilidad tendido) . buena resistencia al desgarro . reducida fragilidad a bajas temperaturas inconvenientes . arde con facilidad

25

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – PARTES CONSTITUTIVAS ❼ Cubierta exterior Materiales • Policloruro de Vinilo (PVC) ventajas . coeficiente de rozamiento bajo (facilidad tendido) . excelente resistencia a la acción de la intemperie . buena resistencia al desgarro . retrasa la progresión del incendio inconvenientes . liberaciones de humos tóxicos y corrosivos . propiedades mecánicas inferiores a las del polietileno y su coste es superior • Poliolefinas ignífugas: . ausencia de gas ácido halógeno en los gases emanados en la combustión (“libres de halógenos”) . no propagación incendio (se autoextinguen cuando la llama que les afecta se retira o apaga) 26

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – MATERIAL ASOCIADO TERMINALES EMPALMES AUTOVALVULAS DE FASE CAJAS DE PUESTA A TIERRA

• Unen el cable a la red, a través de las subestaciones o las conexiones aero‐subterráneas. • Permiten controlar el paso del campo eléctrico del aislante de los cables al medio aislante de la subestación (aire en el caso de una subestación al aire libre o SF6 en el caso de una subestación blindada). Línea de fuga Es la distancia de aislamiento medida a lo largo de la superficie de separación entre los puntos en tensión y la pantalla puesta a tierra. Sirve para evitar la conducción directa por contorneo en el fluido circundante (aire o gas o aceite). En el exterior el dimensionamiento de la línea de fuga está impuesto por las condiciones del entorno (humedad, salinidad, contaminación atmosférica,...)  coeficiente de contaminación  Norma IEC 71‐2 Insulation Coordination Application Guide La multiplicación del coeficiente de contaminación, expresado en mm/kV, por la tensión máxima de utilización de la red determina la línea de fuga del terminal.

1

MATERIALES:


TERMINALES EXTERIORES • AISLADOR DE PORCELANA ESMALTADA Está fabricado con porcelana esmaltada, marrón o gris, y cerrado por dos platos de aluminio. El terminal de porcelana presenta varias ventajas: es autoportante y no requiere sistema de fijación superior. La superficie se limpia sola, lo que justifica su uso en ambientes con mucha contaminación o muy salinos • AISLADOR SINTÉTICO Denominado compuesto o terminal sintético rígido. El aislador está compuesto por un tubo de resina epoxi, reforzado con fibra de vidrio, recubierto de aletas de silicona y cerrado por dos platos de aluminio. Los terminales compuestos se prestan especialmente para uso en instalaciones industriales en las que deba limitarse el riesgo de explosión. • AISLADOR SIN RELLENO DE FLUIDO Estos terminales se denominan “secos” porque no contienen fluido de llenado. Son de tipo rígido (autoportante) o de tipo flexible. 2

MATERIALES:


TERMINALES INTERIORES Su objetivo es conectar el cable al juego de barras aislado. Es imprescindible comprobar la compatibilidad del terminal del cable con el tipo de conexión de la subestación GIS (Norma IEC 62271‐209) El terminal puede llenarse con fluido o ser de tipo seco. El fluido de llenado común se trata del gas SF6. TERMINALES TRANSFORMADORES Este tipo de terminal se utiliza para conectar el cable directamente a un transformador. Hay una única norma europea (EN 50299) que especifica la interfaz entre el cable y el transformador. Los modelos de transformadores son muy variados y no todos cumplen la norma. Por tanto, es imprescindible conocer su diseño preciso para definir el terminal del cable adecuado. 3

MATERIALES:


TERMINALES EXTERIORES

TERMINALES INTERIORES

4

MATERIALES:

CABLES AISLADOS – MATERIAL ASOCIADO TERMINALES

EMPALMES AUTOVALVULAS DE FASE CAJAS DE PUESTA A TIERRA

Su función es conectar los tramos de cable entre sí para formar enlaces de grandes longitudes. Los empalmes se identifican por una parte por la tecnología y por otra por las conexiones disponibles para la puesta a tierra de las pantallas.

TECNOLOGIA • EMPALME ENCINTADO La técnica del encintado es la más antigua y todavía se utiliza cuando los requisitos eléctricos del aislamiento de los cables son poco exigentes. El aislamiento del cable está compuesto por cintas sintéticas con buenas características dieléctricas y la capacidad de amalgamarse entre sí. Su uso se limita a una tensión máxima de 110 kV. 5

MATERIALES:



TECNOLOGIA • EMPALME PREMOLDEADO Consiste en un cuerpo monobloque premoldeado de elastómero. La fiabilidad se garantiza mediante ensayos previos en fábrica. Las propiedades del material sintético del bloque premoldeado permiten mantener la presión adecuada en la interfaz entre el cable y el empalme, a lo largo de la vida útil del sistema. Las propiedades dieléctricas del material garantizan un buen comportamiento eléctrico con corriente alterna, así como una buena resistencia contra los impactos de rayos y maniobras. • EMPALME DE TRANSICIÓN Permite conectar cables de diferente tecnología: cable papel/cable sintético. Está compuesto por diversos componentes idénticos a los de los cables a conectar y garantiza la continuidad mecánica y eléctrica. • EMPALME DE ADAPTACIÓN Se utiliza cuando los cables a conectar son del mismo tipo de aislamiento pero de dimensiones diferentes.

6

MATERIALES:



PUESTA A TIERRA DE LAS PANTALLAS • EMPALME RECTO Sin puesta a tierra. Este empalme proporciona continuidad eléctrica entre las pantallas metálicas de los dos cables empalmados. Se emplea en caso de puesta a tierra en 2 puntos y en el empalme intermedio en los demás sistemas de puesta a tierra. Con puesta a tierra. Este empalme garantiza la continuidad de las pantallas metálicas. Además, incluye una conexión que permite conectar las pantallas a una puesta a tierra local. Este tipo de empalme se encuentra en los sistemas de puesta a tierra en el punto medio así como en los sistemas de permutación de las pantallas. • EMPALME CON INTERRUPCIÓN DE PANTALLA Este empalme permite aislar la pantalla del cable de un lado de la pantalla del otro lado. Se utiliza en caso de puesta a tierra con permutación de las pantallas. Los empalmes con interrupción de pantalla incluyen dos conexiones de puesta a tierra, realizada por medio de dos cables unipolares o de un cable coaxial.

7

MATERIALES:


Protegen al cable aislado en caso de rayo o sobretensión de maniobra. Básicamente funcionan como resistencias eléctricas no lineales. En régimen normal de funcionamiento los pararrayos tienen una gran resistencia y pueden considerarse como no pasantes. Durante un rayo o sobretensión de maniobra la tensión a la que están sometidos los pararrayos es muy grande y se convierten en conductores limitando entonces la tensión a la que está sometida el cable asilado.

typical zinc oxide varistor characteristics fuente: ABB

8

MATERIALES:


Las cajas de PaT son partes integrales, eléctricamente y mecánicamente, de los sistemas de puesta a tierra de las pantallas metálicas de los cables aislados asociados a las líneas eléctricas subterráneas a alta tensión. Se utilizan en los empalmes y los terminales para proporcionar un fácil acceso a las interrupciones de las pantallas para poder realizar los ensayos, alojan si es necesario los limitadores de tensión, y proporcionan una envolvente de protección ante los agentes externos y ante descargas por contacto. CLASIFICACION • Según su ubicación: exterior o enterradas • Según su función: unipolares, tripolares, directas a tierra, con descargadores, transposición de pantallas, etc.

9

MATERIALES

AISLAMIENTO

1

MATERIALES: AISLAMIENTO TIPOS DE AISLAMIENTO: El AISLAMIENTO es el elemento destinado a separar eléctricamente el conductor de la torre que los soporta. Se precisa por tanto que el aislamiento posea buenas propiedades dieléctricas ya que la misión fundamental de éste es evitar el paso de la corriente del conductor hacia tierra. El correcto funcionamiento de una línea de transporte depende en gran medida de su aislamiento. En una línea aérea el aislamiento debe soportar simultáneamente esfuerzos mecánicos, térmicos y eléctricos. Entre otras cualidades necesarias, en la fabricación de aislamiento eléctrico se debe utilizar materiales que posean alta resistividad, y gran resistencia mecánica. Según el MATERIAL empleado, los tipos de aislamiento que más se utiliza en la construcción de líneas eléctricas aéreas son:  PORCELANA (dos o más aisladores simples)  VIDRIO (dos o más aisladores simples)  COMPUESTO (una sola pieza aislante)

2

MATERIALES: AISLAMIENTO CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES 

PORCELANA

 Composición: está formada por una mezcla de arcilla plástica (caolín, arcilla inglesa), cuarzo y feldespato en polvo fino. - Feldespato -> mejora la rigidez eléctrica - Cuarzo -> mejora la resistencia mecánica - Arcilla -> mejora el comportamiento frente a los cambios térmicos  Fabricación: Se forma una pasta con agua y los compuestos indicados que es vertida en moldes con la forma prevista del aislador. Se recubre con un esmalte y se cuece a temperaturas del orden de 1300 ºC. Finalmente se deja enfriar a temperatura ambiente  Propiedades: Gran resistencia mecánica. Fue el primer material utilizado como aislador en líneas de baja y alta tensión

CAPERUZA Y VÁSTAGO (SUSPENDIDO)

RÍGIDO DE VÁSTAGO 3


VIDRIO

 Composición: está formado por una mezcla de sílice, carbonatos de calcio y de sodio y otros materiales, tales como el sulfato de bario y la alúmina mezclados con agua.  Fabricación: Se introduce la mezcla en un horno donde se funden los materiales, vertiéndolo en el molde con la forma del aislador a través de un canal refractario. A continuación se somete a tratamientos térmicos para obtener las variedades deseadas: vidrio recocido o vidrio templado.  Vidrio Recocido: mejora las propiedades del vidrio, en particular las características mecánicas. Utilizado en líneas de baja y en algunas de media tensión.  Vidrio Templado: aumenta la resistencia a las solicitudes de origen mecánico o térmico. Es el más utilizado en líneas de transporte de media alta tensión.

SUSPENDIDO DE CAPERUZA Y VÁSTAGO

RÍGIDO DE VÁSTAGO

4


TIPOS DE AISLADORES DE VIDRIO TEMPLADO DE CAPERUZA Y VÁSTAGO

Los aisladores suspendidos se subdividen en cuatro grupos, según las distintas formas de la pieza de vidrio, adaptados a las distintas condiciones ambientales. Estos cuatro grupos son:  Aisladores Estándar: los más comunes y más utilizados en líneas de baja polución.  Aisladores Anticontaminación: recomendados para zonas de media y alta contaminación. Su mayor línea de fuga permite reducir los efectos de la contaminación sin aumentar la longitud de la cadena.  Aisladores Aerodinámicos: muy recomendable en zonas desérticas. Autolimpiado con lluvia y viento.  Aisladores Esféricos: mismas características que el anterior pero más resistentes al vandalismo.

ESTÁNDAR

ANTICONTAMINACIÓN

AERODINÁMICO

ESFÉRICO

5

MATERIALES: AISLAMIENTO CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES COMPUESTO



 Composición: los aisladores compuestos, también llamados poliméricos, están formados por tres elementos. Núcleo: barra aislante de fibra de vidrio reforzada. Envolvente: aislante constituida por un elastómero (caucho de silicona vulcanizado a altas temperaturas). Terminales: son metálicos y están situados en los extremos del aislador (uno para fijación a la torre y el otro para sujetar el conductor).  Propiedades: Alta resistencia a la contaminación, alta hidrofobicidad por lo que su línea de fuga puede ser menor (cadenas más cortas). Ligeros y elásticos, facilitan el montaje, la sustitución y el transporte. Buen comportamiento frente al vandalismo.  Aplicaciones: Se utilizan en ambientes contaminados. También se usan como separadores de fase y en crucetas aislantes. 66 kV

Line post

220 kV 500 kV

Separadores de fase

6


AISLAMIENTO COMPUESTO EN CRUCETAS AISLANTES

 Son aisladores compuestos rígidos que asumen la función de crucetas en líneas de diseño compacto (bajo impacto visual).  Se utilizan en zonas urbanas y en proyectos de repotenciaciones de líneas donde existe dificultad para ampliar la servidumbre existente (por aumento de tensión o aumento de número de circuitos).  Pueden ser rígidas o pivotantes.

Esfuerzo vertical no muy elevado

Se añade un tensor para aumentar la capacidad de carga vertical del poste de línea

La base pivotante impide la flexión de los aisladores rígidos, lo que aumenta su capacidad de carga de compresión axial y reduce al mínimo las cargas de torsión en la estructura de soporte

7


AISLAMIENTO COMPUESTO EN SEPARADORES DE FASE

 Son aisladores compuestos flexibles utilizados para separar las fases de un circuito.  Su finalidad es distanciar las fases para evitar cortocircuitos fase-fase producidos en casos de:  Vanos muy largos: no se cumple la distancia mínima reglamentaria entre fases porque las flechas son muy grandes (la flecha de un vano aumenta con el cuadrado de la distancia del mismo).  Efecto galloping: es un tipo de vibración de baja frecuencia y gran amplitud provocada por la acción de viento y la presencia de hielo en los conductores.

8

MATERIALES: AISLAMIENTO CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES  COMPARACIÓN: VENTAJAS E INCONVENIENTES PORCELANA Resistencia mecánica

VIDRIO Resistencia mecánica

COMPUESTO Hidrófobo

Buen rendimiento

Buen rendimiento

Comportamiento fiable

Comportamiento fiable

Pesado

Detección visual defectos

Compacto

No hidrófobo

Pesado

Defectos ocultos

Susceptible vandalismo

No hidrófobo

Tecnología poco experimentada

Defectos ocultos

Susceptible vandalismo

Envejecimiento más acelerado

Comportamiento ambiental Ligero y elástico

Ataque de aves NO SE REEMPLAZAN ENTRE SI, CADA UNO TIENE UNA FUNCIÓN Y UNA FINALIDAD

9

MATERIALES: AISLAMIENTO TIPOS DE AISLAMIENTO: A continuación se muestran unas imágenes de diferentes tipos de aislamiento:

PORCELANA (SUSPENSIÓN)

COMPUESTO (CRUCETAS AISLANTES)

PORCELANA (AMARRE)

VIDRIO (AMARRE) VIDRIO (SUSPENSIÓN) COMPUESTO (SEPARADOR DE FASE )

COMPUESTO (CRUCETAS AISLANTES)

10

MATERIALES: AISLAMIENTO SOBRETENSIONES EN REDES ELÉCTRICA DE ALTA TENSIÓN  SOBRETENSIÓN: Solicitación dieléctrica variable en el tiempo superior a la de funcionamiento normal. •

En función de su ORIGEN se clasifican en:  INTERNAS: debidas a maniobras, cortocircuitos, pérdidas de carga, reenganches, resonancias, etc.  EXTERNAS: debidas a descargas atmosféricas (rayo).

•

En función de su DURACIÓN se clasifican en:  TEMPORALES: duración relativamente larga, entre 20 ms y 1 h, aunque normalmente inferiores a 1 s.  TRANSITORIAS: corta duración, inferior a unos pocos milisegundos, oscilatorias o no y generalmente muy amortiguadas. A su vez se distinguen dos tipos en función de su duración:  DE FRENTE LENTO: ondas oscilatorias con alta frecuencia amortiguada.  DE FRENTE RÁPIDO: descargas atmosféricas, generalmente unidireccionales. ANÁLISIS DE LA RED

SOBRETENSIONES ESPERADAS (AMPLITUD, FORMA, DURACIÓN)

DETERMINACIÓN DEL AISLAMIENTO

11

MATERIALES: AISLAMIENTO SOBRETENSIONES EN REDES ELÉCTRICA DE ALTA TENSIÓN  CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS

12

MATERIALES: AISLAMIENTO COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO  NIVEL DE AISLAMIENTO: conjunto de tensiones soportadas normalizadas asociadas a la tensión más elevada en régimen permanente, a las que estará sometido el aislamiento de la línea.  El reglamento español de líneas de alta tensión define los niveles de aislamiento normalizados para las gamas I y II.

TENSIONES EN LA RED CARACTERÍSTICAS PROTECCIONES DISPONIBLES

SELECCIÓN DE LA RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL AISLAMIENTO

COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO

CONDICIONES AMBIENTALES

13

MATERIALES: AISLAMIENTO COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO  LÍNEA DE FUGA: es la distancia medida a lo largo del aislador, se mide sobre la superficie del mismo.  Mide la capacidad de un aislador respecto al riesgo de contorneo en ambientes contaminados.  Para una cadena de aisladores, la línea de fuga consiste en multiplicar la de un solo aislador por el número de aisladores que la componen.  La línea de fuga recomendada para una cadena de aisladores depende del nivel de contaminación de la zona por la que discurre la línea, y oscila entre 16 y 31 mm por cada kilovoltio fase-fase de la línea en cuestión.  Para el cálculo se toma el valor de la tensión más elevada de la red 14

MATERIALES: AISLAMIENTO DESCARGAS EN EL AISLAMIENTO  DESCARGA: paso de corriente del conductor a la torre a través del aislamiento. En función del MEDIO se pueden clasifican en los siguientes tipos: POR CONDUCTIVIDAD DEL MATERIAL: a través de la masa del aislador. Debido a corriente de fuga alta. POR CONDUCTIVIDAD SUPERFICIAL: la corriente de fuga contornea la parte exterior del aislador por aumento de la conductividad. Debido a polvo o humedad. POR PERFORACIÓN DE LA MASA DEL AISLADOR: perforación del aislador. Debido a la no uniformidad dieléctrica del material en toda su masa. POR DESCARGA DISRUPTIVA A TRAVÉS DEL AIRE: arco eléctrico entre el conductor y la torre a través del aire. Debido principalmente a la lluvia.

(a)

(b)

(a) Arco eléctrico en una cadena de aisladores equipada con descargadores

El arco se mantienen alejado de la superficie de los aisladores

El aislamiento no se ve afectado

(b) Arco eléctrico en una cadena de aisladores contaminada o en presencia de niebla o lluvia suave equipada con descargadores

El arco rastrea la superficie de los aisladores (contorneo)

Posible daño en el aislamiento, serio problema de mantenimiento

15

MATERIALES: AISLAMIENTO CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS AISLADORES Las características de los aisladores se centran en los aspectos geométricos, mecánicos y dieléctricos. 

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE UN ELEMENTO DE CADENA  Carga de rotura mecánica  Tensión soportada especificada a impulsos tipo rayo  Tensión soportada especificada a frecuencia industrial bajo lluvia  Tensión de perforación especificada  Dimensiones y longitud de la línea de fuga



CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE UNA CADENA DE AISLADORES  Tensión soportada a impulsos tipo rayo  Tensión soportada a frecuencia industrial bajo lluvia  Tensión soportada a impulsos maniobra bajo lluvia

 LA TENSIÓN SOPORTADA POR UNA CADENA DE AISLADORES NO ES LA SUMA DE LAS TENSIONES SOPORTADAS POR SUS ELEMENTOS,

HAY QUE RECURRIR AL CATÁLOGO DEL FABRICANTE PARA CONOCER LA TENSIÓN SOPORTADA POR LA CADENA

16

MATERIALES: AISLAMIENTO CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS AISLADORES Las características de los aisladores se centran en los aspectos geométricos, mecánicos y dieléctricos.

A: Frecuencia industrial en seco

A: Tensión soportada a frecuencia industrial en seco

B: Frecuencia industrial bajo lluvia

B: Tensión soportada a frecuencia industrial bajo lluvia

C: 50% Impulso tipo rayo (+) 1,2/50

C: Tensión soportada al impulso tipo rayo

D: 50% Impulso tipo rayo (-) 1,2/50

ELEMENTO DE CADENA

CADENA DE AISLADORES

17

MATERIALES

HERRAJES

1

MATERIALES: HERRAJES TIPOS DE HERRAJES: Los HERRAJES son todas aquellas piezas metálicas que sirven para sujetar los conductores a las cadenas de aisladores y éstas a la estructura de la torre. También incluyen los elementos de sujeción de los cables de guarda a la estructura de la torre, así como diversos accesorios para los cables como separadores, amortiguadores, manguitos de empalme, etc. Según la UBICACIÓN, los principales tipos de herraje que se utilizan en la construcción de líneas eléctricas aéreas se pueden clasificar en: 

HERRAJES DE VANO: son aquellos que se montan sobre los conductores a lo largo del vano.  Grapa de amarre  Grapa de suspensión  Varilla preformada de protección  Contrapeso  Separador  Amortiguador

2

MATERIALES: HERRAJES TIPOS DE HERRAJES: 

HERRAJES DE CADENA: son aquellos situados entre la torre y las grapas de sujeción del conductor.  Grillete  Anilla bola  Descargador  Horquilla  Rótula  Yugo  Alargadera  Tensor

3

MATERIALES: HERRAJES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES 

GRAPA DE AMARRE:



Se utilizan para amarrar los conductores o cables de tierra a la cadena de amarre.



Deben asegurar que la carga de fallo es siempre superior al 95% de la carga de rotura del conductor y minimizar los esfuerzos de compresión sobre el conductor a unos límites aceptables. También deben garantizar la continuidad eléctrica de la línea.



Pueden ser atornilladas o de compresión (piezas tubulares comprimidas hexagonalmente).



Cuerpo: aleación de aluminio. Tornillos y bulones: acero galvanizado en caliente. Pasadores: acero inoxidable o latón (ATORNILLADA).



Cuerpo: aluminio 1050. Émbolo: acero forjado galvanizado en caliente. Derivación: aluminio 1050. Tornillería: acero galvanizado en caliente. Pasador: acero inoxidable (DE COMPRESIÓN).

ATORNILLADA

DE COMPRESIÓN 4


GRAPA DE SUSPENSIÓN:



Se utilizan para amarrar los conductores o cables de tierra a las cadenas de suspensión.



Soportan el peso del cable y se utilizan en apoyos de alineación o ángulo pequeño.



No deben permitir deslizar al conductor con los esfuerzos longitudinales previstos y deben tener una curvatura suficiente que permita adaptarse a la catenaria sin dañar el conductor.



Pueden ser convencionales o armadas (se utilizan unas varillas de aleación de aluminio sobre las que va montada la grapa que reducen daños sobre el cable producidos por compresión, flexión y abrasión.



Cuerpo: aleación de aluminio. Brida: acero inoxidable. Tornillería: acero galvanizado en caliente. Pasadores: acero inoxidable. Manguito: neopreno. Varillas de protección: aleación de aluminio.

CONVENCIONAL

ARMADA 5


VARILLA PREFORMADA DE PROTECCIÓN:



Se utilizan principalmente para evitar daños (tanto estáticos como dinámicos), por compresión flexión, abrasión y por arcos eléctricos, al cable sobre el cual van instaladas. Además son capaces de reparar daños producidos en las capas exteriores del conductor. Son utilizadas conjuntamente con las grapas de suspensión para conductores de aluminio, aleación de aluminio y aluminio-acero.



Están diseñadas para proporcionar plena conductividad eléctrica y continuidad mecánica en conductores que hayan sufrido roturas de venas en el vano cuyo número sea de hasta el 25% del número de las que forman la capa exterior del conductor.



Cuerpo: aleación de aluminio.

VARILLA PREFORMADA

6


CONTRAPESO:



Se utilizan para contrapesar las cadenas de suspensión, se cuelgan de la grapa de suspensión mediante un enganche de contrapeso. Así se limita el ángulo máximo de desvío de la cadena evitando acercamientos a masa. También se utilizan para aumentar el vano peso de una torre.



También existen contrapesos para los puentes flojos (bucles) que se montan directamente sobre el conductor.



Cuerpo: fundición de hierro galvanizada. Tornillería: acero galvanizado en caliente.

CONTRAPESO PARA CADENAS SUSPENSIÓN DOBLE

CONTRAPESO PARA BUCLE 7


SEPARADOR:



Se utilizan en líneas que tienen varios conductores por fase (conductores en haz) para mantener la distancia entre ellos a lo largo del vano y evitar el contacto entre los subconductores. Al mismo tiempo, se protege a los mismos del posible enredamiento debido al galope, descargas de hielo y fallos de corriente.



Existen separadores-amortiguadores capaces de disipar energía de vibración de los subconductores por el movimiento de deformación de unas piezas de elastómero interpuestas entre el brazo de la grapa y el cuerpo del separador, y que constituyen un mecanismo de rótula que permite el movimiento relativo entre ambas partes del separador.



Cuerpo: aleación de aluminio. Inserto elastomérico: neopreno. Tornillería: acero inoxidable.

SEPARADOR DÚPLEX SEPARADOR-AMORTIGUADOR TRIPLEX

8


AMORTIGUADOR:



Los más comunes en España son los amortiguadores Stock-Bridge. Consisten en dos masas oscilantes, cuyas oscilaciones amortiguan las del conductor.



En general, se recomienda que la tracción a temperatura de 15 ºC sin sobrecarga (EDS) no supere el 22% de la carga de rotura si se realiza el estudio de amortiguamiento y se instalan dichos dispositivos, o que bien no supere el 15% de la carga de rotura si no se instalan amortiguadores.



Grapa: aleación de aluminio. Contrapesos: acero forjado galvanizado en caliente. Cable portor: acero galvanizado en caliente. Tornillería: acero galvanizado en caliente ó acero inoxidable.

AMORTIGUADOR STOCK-BRIDGE

9


GRILLETE:



Normalmente se utilizan como pieza de enganche de la cadena a la torre.



Pueden ser rectos o revirados



Cuerpo: acero forjado galvanizado en caliente. Tornillos y bulones: acero galvanizado en caliente. Pasadores: acero inoxidable o latón.

RECTO

REVIRADO

10


ANILLA BOLA:



Se utilizan para conectar las cadenas de aisladores tipo caperuza-vástago.



Pueden ser normales o de protección (están preparadas para acoplar el descargador).



Cuerpo: acero forjado galvanizado en caliente.

NORMALES

DE PROTECCIÓN

11


DESCARGADOR:



Se utilizan en la parte superior e inferior como protección de las cadenas de aisladores: soportan sin daños graves los arcos de potencia reducen al máximo el efecto corona y los niveles de radio interferencia.



Puede ser cerrados (tipo raqueta, tipo anillo).



Cuerpo: acero forjado galvanizado en caliente. Tornillería: acero galvanizado en caliente.

DESCARGADOR RAQUETA 12


HORQUILLA:



Se utilizan para conectar los herrajes finales de la cadena de aisladores con las grapas de amarre y suspensión, o para conectar las cadenas de aisladores tipo caperuza-vástago con los herrajes asociados.



Puede ser paralela, revirada, de bola en «V», etc. Las hay normales y de protección.



Cuerpo: acero forjado galvanizado en caliente. Tornillería: acero galvanizado en caliente. Pasadores: acero inoxidable o latón.

HORQUILLA PARALELA

HORQUILLA DE BOLA EN «V»

13


RÓTULA:



Se utilizan para conectar las cadenas de aisladores tipo caperuza-vástago con las grapas de amarre y suspensión.



Puede ser normales o de protección (están preparadas para acoplar el descargador).



Cuerpo: acero forjado galvanizado en caliente. Pasador: acero inoxidable o latón.

RÓTULA

RÓTULA DE PROTECCIÓN

14


YUGO:



Se utilizan para crear configuraciones de cadenas con doble fila de aisladores y/o varios conductores por fase.



Puede ser triangular, separador, de suspensión, etc. para cadenas sencillas o dobles con conductor doble, triple o cuádruple.



Cuerpo: acero galvanizado en caliente.

YUGO DOBLE TRIANGULAR

YUGO SEPARADOR 15


ALARGADERA:



Se utilizan para alargar la cadena y, de este modo, adecuar la distancia de la cadena a la torre.



Puede ser planas o de horquilla.



Cuerpo: acero galvanizado en caliente. Tornillería: acero galvanizado en caliente. Pasadores: acero inoxidable.

ALARGADERA HORQUILLA

16


TENSOR:



Se utilizan además de para alargar la cadena, para regular de modo controlado la flecha del vano.



Puede ser de corredera o de rosca.



Cuerpo: acero galvanizado en caliente. Tornillería: acero galvanizado en caliente. Pasadores: acero inoxidable.

TENSOR DE CORREDERA

17

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CADENAS PARA CONDUCTOR  CADENA DE SUSPENSIÓN 220 KV SENCILLA - SIMPLEX:

18

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CADENAS PARA CONDUCTOR  CADENA DE AMARE 220 KV DOBLE - SIMPLEX:

19

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CADENAS PARA CONDUCTOR  CADENA DE SUSPENSIÓN EN «V» 400 KV TRIPLEX:

20

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CADENAS PARA CONDUCTOR  CADENA DE AMARRE 400 KV DOBLE - DUPLEX:

21

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CONJUNTOS PARA CABLE DE GUARDA  CONJUNTO DE SUSPENSIÓN CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL:

22

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CONJUNTOS PARA CABLE DE GUARDA  CONJUNTO DE AMARRE CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL:

23

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CONJUNTOS PARA CABLE DE GUARDA  CONJUNTO DE SUSPENSIÓN CABLE COMPUESTO (TIERRA-ÓPTICO):

24

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS DE CONJUNTOS PARA CABLE DE GUARDA  CONJUNTO DE AMARRE CABLE COMPUESTO (TIERRA-ÓPTICO):

25

MATERIALES: HERRAJES EJEMPLOS REALES DE HERRAJES

26

MATERIALES

CIMENTACIONES

1

MATERIALES: CIMENTACIONES TIPOS DE CIMENTACIONES: Las CIMENTACIONES son los elementos destinados a fijar las torres al suelo, transmitiendo al terreno todas las solicitaciones que existen en su base como consecuencia de la actuación de los diferentes esfuerzos a los que está sometida. La manera más habitual es mediante macizos de hormigón en masa fabricados en el propio terreno, cuyas dimensiones deben garantizar que la torre permanezca estable ante las diferentes solicitaciones. Según las DIMENSIONES DE LA TORRE y las CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO, los principales tipos de cimentaciones que se utilizan en la construcción de líneas eléctricas aéreas son:  CIMENTACIONES MONOBLOQUE: un solo macizo para toda la torre.  CIMENTACIONES FRACCIONADAS: macizos independientes para cada pata de la torre.  CIMENTACIONES MICROPILOTADAS: pilotes profundos.  CIMENTACIONES ARMADAS: armadura interior formada por barras corrugadas de acero.

2

MATERIALES: CIMENTACIONES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES 

CIMENTACIONES MONOBLOQUE: 

Están formadas por un solo cimiento de hormigón en masa para toda la torre.



Su geometría suele ser prismática recta, cuadrada o rectangular.



El dimensionamiento está condicionado por los momentos, es decir, por el vuelco.



Necesitan un volumen de hormigón mayor que las cimentaciones de patas separadas porque no utilizan tan favorablemente las acción estabilizadora del terreno.



Deben evitarse en terrenos sueltos, arcillas plásticas, pantanos, etc.



Sobre el macizo se suele construir una peana de forma piramidal en su parte superior, para facilitar que las aguas de lluvia escurran hacia el terreno. Diseño típico de cimentaciones monobloque

3


CIMENTACIONES MONOBLOQUE:



El cálculo se fundamenta en el método de Sulzberger de la Comisión Federal Suiza, cuyas hipótesis de cálculo son las siguientes:

-

El macizo de hormigón puede girar como máximo un ángulo α cuya tangente es igual a 0,01 (tgα ≤ 0,01), independientemente de las características del terreno.

-

El terreno se comporta como un cuerpo plástico y elástico, y por ello los desplazamientos del macizo originan reacciones del terreno proporcionales a dichos desplazamientos.

-

La resistencia del terreno a la compresión es nula en la superficie y crece proporcionalmente con la profundidad.

-

No se toman en consideración las fuerzas de rozamiento porque existe indeterminación de la cuantía de las mismas.

El centro de giro (O’) de la cimentación en terrenos plásticos está a 2/3 de su profundidad y a 1/4 de la pared vertical

4


CIMENTACIONES MONOBLOQUE: -

El diseño debe cumplir la condición de estabilidad del apoyo, la cual queda asegurada por la igualdad entre los esfuerzos solicitantes y las reacciones del terreno.

-

Debe cumplirse que Mv = M1 + M2 donde • Mv: Momento al vuelco debido a todas las fuerzas exteriores, • M1: Momento estabilizador debido a las reacciones laterales del terreno. • M2: Momento estabilizador debido a las reacciones verticales del terreno.

-

La estabilidad del apoyo está confiada fundamentalmente a las reacciones horizontales del terreno.

-

El método es de carácter general y se puede aplicar a las cimentaciones de cualquier forma.

Esfuerzos que la cimentación ejerce sobre el terreno y reacciones del terreno sobre la cimentación

5


EJEMPLO DE DIMESIONES PARA CIMENTACIONES MONOBLOQUE

- Terreno medio normal (K=12 kg/cm3) - Terreno flojo (K=8 kg/cm3) - Terreno duro (K=16 kg/cm3) - H = Altura total (m)

6


CIMENTACIONES FRACCIONADAS: 

Están formadas por varios macizos independientes, uno para cada pata de la torre.



Se emplean cuando las dimensiones de la base de la torre abarca mucha superficie de terreno.



Su geometría puede ser escalonada, prismática recta, «pata de elefante», etc..



El dimensionamiento está condicionado por las cargas de compresión y arranque que el apoyo transmite al suelo y que deben absorber la cimentación.



Representan actualmente casi la totalidad de las torres de las grandes líneas.

7


CIMENTACIONES FRACCIONADAS:



El cálculo se fundamenta en el método del talud natural o cono de arrastre de tierras



Consiste en asimilar la superficie de rotura del suelo a un tronco de cono (sección circular) o a un tronco de pirámide (sección cuadrada o rectangular) que parte del borde inferior de la base, formando sus generatrices con la vertical un ángulo β llamado ángulo de arrancamiento.



El ángulo de arrancamiento está relacionado con el ángulo de rozamiento interno del terreno, con las características de la cimentación y con el procedimiento constructivo.



El ángulo de arrancamiento no es un parámetro intrínseco del terreno. No existe una expresión general que permita evaluar dicho ángulo, adoptándose normalmente 30º para terreno normal y 20º para terreno flojo.

Zonas de la cimentación

1. Peso del macizo de hormigón 2. Peso de las tierras que gravitan sobre el hormigón 3. Peso de las tierras arrancadas según el ángulo natural del terreno β

8

MATERIALES: CIMENTACIONES

Esfuerzo de tracción sobre el macizo de hormigón

9

MATERIALES: CIMENTACIONES

Esfuerzo a compresión sobre el macizo de hormigón

10

MATERIALES: CIMENTACIONES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES  EJEMPLO DE DIMESIONES PARA CIMENTACIONES FRACCIONADAS Distancia entre macizos para diferentes alturas útiles

Terreno medio normal (α = 30º ; σ = 3 daN/cm2)

Cimentación tipo «pata de elefante»

11

MATERIALES: CIMENTACIONES CARACTERÍSTICAS ORIENTATIVAS DEL TERRENO SEGÚN EL REGLAMENTO ESPAÑOL

12


CIMENTACIONES MICROPILOTADAS: 

Son cimentaciones profundas formadas por pilotes cilíndricos de pequeño diámetro (no superior a 300 mm).



Los más habituales están armados con un tubo de acero reforzado con una o varias barras corrugadas de acero, e inyectado con lechada o mortero de cemento en una o varia fases.



Se emplean cuando el terreno es inestable y de baja capacidad portante, o cuando existen riesgos especiales como terrenos expansivos y rellenos sin compactar.



Es posible inclinar los micropilotes para mejorar el comportamiento frente a cargas horizontales en suelos flojo.



Es necesario realizar un estudio geotécnico del suelo para determinar la capacidad portante específica según las capas del terreno y así, junto con las cargas transmitidas al suelo, diseñar la cimentación en cada caso (número de pilotes por pata y la profundidad de dichos pilotes).



Su principal inconveniente es la necesidad de maquinaria y personal especializados. 13


CIMENTACIONES MICROPILOTADAS: 

La fase de ejecución comprende las siguientes operaciones básicas esquematizadas en la siguiente figura: • Perforación del taladro del micropilote (fases 1, 2 y 3) • Colocación de la armadura (fase 4) • Inyección del micropilote (fase 5) • Conexión con la estructura o con el resto de micropilotes mediante un encepado (fase 6)

Ejecución de encepado

14


CIMENTACIONES ARMADAS: 

En algunos países, como por ejemplo Chile, la normativa obliga a realizar cimentaciones armadas para proporcionar resistencia sísmica en caso de terremotos.



La armadura consiste en barras corrugadas de acero de diferentes diámetros instaladas longitudinal y transversalmente. Se define en función de las cargas a soportar, la firmeza del suelo y el nivel de riesgo sísmico.

Cimentación armada torre línea 220 kV

15

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN

LÍNEA NUEVA AÉREA

LÍNEA NUEVA SUBTERRÁNEA

VARIANTE AÉREA

VARIANTE SUBTERRÁNEA

INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA

LÍNEA NUEVA MIXTA

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: Se entiende por LÍNEA ELÉCTRICA DE ALTA TENSIÓN aquella instalación eléctrica de corriente alterna trifásica a 50 Hz de frecuencia que transporte o distribuya energía eléctrica, cuya tensión nominal eficaz entre fases sea superior a un kilovoltio. 



Según la CONFIGURACIÓN, los tipos proyectos de líneas eléctricas de alta tensión que se pueden construir son: 

LÍNEAS AÉREAS: los conductores están instalados en el aire.



LÍNEAS SUBTERRÁNEAS: los conductores están instalados bajo tierra.



LÍNEAS MIXTAS: formadas por un tramo de línea aéreo y un tramo de línea subterráneo.

Según el ORIGEN DE LA NECESIDAD y los DIFERENTES CONDICIONANTES, los tipos de proyectos de líneas eléctricas de alta tensión que se realizan son: 

LÍNEAS NUEVAS: construcción de nuevas líneas.



VARIANTES: modificaciones parciales de líneas existentes.



REPOTENCIACIONES: aumento de capacidad de transporte de una línea existente.



INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA: necesidad de señales de comunicación. 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  Las líneas aéreas unen subestaciones eléctricas en entornos urbanos o rústicos, originando redes de distribución y transporte.

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  Están constituidas principalmente por los siguientes elementos: 

Torres  soportan los cables tendidos.



Conductores  conducen la energía eléctrica.



Cables de guarda  protegen la línea de posibles descargas.



Herrajes  sujetan los cables a la torre.



Aislamiento  separa eléctricamente el conductor de la torre.



Cimentaciones  fijan las torres al terreno.

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  En función de las necesidades de capacidad de transporte, una línea aérea puede transportar uno o varios circuitos. Así mismo, cada fase puede contener un conductor o un haz múltiple de conductores (simplex, dúplex, triplex, etc.).

Un circuito dúplex Dos circuitos simplex

Cuatro circuitos (dos dúplex y dos triplex) Dos circuitos cuádruplex

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  Para el diseño de la línea se requiere la siguiente información de partida:

CAPACIDAD DE TRANSPORTE NECESARIA

NIVEL DE TENSIÓN

CONDICIONES DE TENDIDO

CONDICIONES INICIALES

CONFIGURACIÓN DE LA LÍNEA

TIPO DE TORRES ZONA CLIMÁTICA

TIPO DE AISLAMIENTO

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  La Capacidad de transporte de la línea depende de la intensidad máxima admisible que es capaz de transportar el conductor de manera continua sin sufrir daños.  La Intensidad máxima admisible del conductor depende de los siguientes factores:

EMISIVIDAD Y ABSORTIVIDAD DEL CONDUCTOR

SECCIÓN DEL CONDUCTOR

TEMPERATURA MÁXIMA DE OPERACIÓN DEL CONDUCTOR

INTENSIDAD MÁXIMA ADMISIBLE

RADIACIÓN SOLAR

TEMPERATURA AMBIENTE

ALTITUD LÍNEA VIENTO SOBRE EL CONDUCTOR

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  Pueden presentar efecto corona: fenómeno que se da cuando el potencial del conductor se eleva hasta valores tales que el campo eléctrico que rodea el conductor sobrepasa la rigidez eléctrica del aire y éste se vuelve conductor. -

Nivel de tensión Geometría de torre Nº conductores/fase Radio geométrico del conductor

GRADIENTE DE POTENCIAL MÁXIMO (kV/m)

- Radio del conductor - Estado superficial del conductor - Tª ambiente - Presión atmosférica

>

GRADIENTE DE POTENCIAL CRÍTICO (kV/m)

FACTORES QUE REDUCEN EL EFECTO CORONA

PÉRDIDA DE ENERGÍA

AUMENTAR Nº CONDUCTORES/FASE

RUIDO

AUMENTAR DISTANCIA ENTRE COND.

RADIOINTERFERENCIA

AUMENTAR SECCIÓN CONDUCTOR

PRODUCCIÓN OZONO

TIEMPO SECO

PRODUCCIÓN AC. NITROSO

IONIZACIÓN DEL AIRE QUE RODEA AL CONDUCTOR

EFECTO CORONA

NIVEL DE TENSIÓN MÁS BAJO 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  Para definir el trazado se siguen los siguientes pasos:

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE TRAZADO

ESTUDIO DE ALINEACIONES

TOPOGRAFÍA DE DETALLE

DISTRIBUCIÓN DE TORRES

PASILLO DE MENOR IMPACTO

DETERMINACIÓN DE VÉRTICES

PERFIL LONGITUDINAL Y PLANTA

LONGITUD DE VANOS Y ALTURA DE TORRES

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE TRAZADO:

Se debe tener en cuenta el PASO POR ZONAS tales como: - HABITATS - ZEPA’S - VIVIENDAS - INFRAESTRUCTURAS - ETC.

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  ESTUDIO DE ALINEACIONES:

En la ubicación de vértices se debe tener en cuenta: - DISTANCIAS DE SEGURDIDAD a viviendas, ríos, gaseoductos, líneas eléctricas, carreteras, etc. - ACCESIBILIDAD - ÁNGULOS NO MUY PRONUNCIADOS - MINIMIZAR EL Nº DE ÁNGULOS

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  TOPOGRAFÍA DE DETALLE:

Se representa el perfil longitudinal y la planta del trazado definido anteriormente

10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES:

Se debe tener en cuenta todas las distancias mínimas de seguridad, así como la resistencia mecánica de las torres.

11

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  A veces requieren la apertura de calles de seguridad mediante la tala de arbolado para evitar el disparo de la línea y la posibilidad de incendios:

Sobreelevación de torres para evitar la apertura de calle

Apertura de calle de seguridad Existencia de problemas medioambientales

12

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS AÉREAS:  A veces requieren la instalación de dispositivos salvapájaros en los cables de tierra para evitar la colisión de la avifauna y de disuasores de nidificación en las crucetas.

Salvapájaros en espiral Instalación de salvapájaros

Disuasores en torre de alta tensión

Lugares preferentes nidificación

Salvapájaros instalados en cables de tierra

Nidos en torre de alta tensión 13

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN VENTAJAS E INCONVENIENTES LÍNEAS AÉREAS Y LÍNEAS SUBTERRÁNEAS: LÍNEAS AÉREAS Fiabilidad Buena accesibilidad Costo moderado Fácil mantenimiento Tiempo de reparación bajo Impacto visual Tala de árboles Riesgo para la avifauna

LÍNEAS SUBTERRÁNEAS Eliminación impacto visual Eliminación ruido/radiointerferencia Menor ocupación de suelo Menor fiabilidad Elevado coste Difícil de repotenciar Tiempo de reparación elevado

Presencia de ruido/radiointerferencia

Sobrecargas más críticas

Poca aceptación social

Detección de fallos difícil 14

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN

Tipos de proyectos de Líneas de AT – Líneas Subterráneas ● Acceso a subestaciones Normalmente su dificultad es baja Puede estar incluido en el proyecto de una línea aérea

1


Tipos de proyectos de Líneas de AT – Líneas Subterráneas ● Soterramientos parciales Comúnmente de dificultad media Puede estar incluido un proyecto de urbanización

2


Tipos de proyectos de Líneas de AT – Líneas Subterráneas ● Unión entre subestaciones en entornos urbanos Habitualmente conllevan una gran dificultad de realización

3


Tipos de proyectos de Líneas de AT – Líneas Subterráneas Obtención de Información (la información visible es sólo una parte de la necesaria )

Diseño de la Línea Eléctrica (y generación de la documentación)

Tramitación del Proyecto (y resolución de alegaciones, etc.)

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Obtención de Información

ENCARGO

NO

recorrido definido NO Estudio de trazado (con herramientas públicas o visita a terreno)

SI

disponibilidad cartografía

SI

OK

SI adquisición cartografía oficial NO

validación de trazado mediante recorrido “in‐situ”

petición de servicios afectados

topografía

requiere topografía puntos singulares requiere estudio de servicios (georadar, …) Requiere reuniones, visitas especiales (galerías, …) estudios de empresas especializadas (PHDs, …)

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Obtención de Información

● Las tareas indicadas en el cuadro anterior son variables: podemos necesitar realizarlas todas o prácticamente ninguna ● Notar que aún no se ha “escrito ni una palabra” ni “dibujado una línea” de la documentación del proyecto ● Observar que los recursos económicos y en tiempo pueden llegar a ser muy importantes ● Se debe concienciar al cliente de la existencia e importancia de ésta fase de la realización del proyecto

6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica

Definición en detalle del recorrido

PROYECTO

Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida Estudios de detalle: Obra civil, PHDs, desvíos provisionales, etc. Documentación y Planos Empresas de servicios y Organismos: Permisos de cruce, ocupaciones, etc. Particulares: Permisos, expropiaciones, etc.

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica - Definición en detalle del recorrido → Requerimientos línea: ancho zanja, radios de curvatura, ubicación cámaras de empalmes, etc. → Distancias de seguridad o reglamentarias respecto a otros servicios → requerimientos del organismo competente

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica - Definición en detalle del recorrido

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte • La pantalla del cable debe soportar la corriente de cortocircuito (Icc) asignada. El dato lo debe proporcionar el cliente. • El conductor no debe sobrepasar la Temperatura que resiste el aislamiento. El entorno (cable + instalación) debe poder evacuar el calor necesario para que se cumpla. Se considera la atmosfera como elemento de Tª constante.

CALOR

10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte Para realizar el cálculo de la transferencia de calor se asimila a un circuito eléctrico

Wc → Pérdidas en el conductor R*I2 Wd → Pérdidas en el dieléctrico Wp → Pérdidas en la pantalla *R*I2 T → Resistencia Térmica de los Elementos T1 - aislamiento T3 - cubierta T4 - entorno

Cable Aislado

Instalación

Resistencia Conductor → pérdidas Joule Aislamiento → pérdidas dieléctricas Tensiones Inducidas Pantalla → pérdidas Joule



Cables directamente enterrados Cables en tubulares en prisma de hormigón Tendidos en galería con Tª controlada Circuitos en paralelo Profundidad → Factor pérdidas en la pantalla ... (conexionados especiales)

11

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte Cable Aislado • Disminuye resistencia conductor → Disminuyen pérdidas Joule → Aumenta el precio (por ejemplo utilizar Cobre en lugar de Aluminio, realizar tratamientos especiales a los conductores,…) • Utilizar un aislante de mejores características → Disminuyen pérdidas dieléctricas → estado de la tecnología • Disminuye  pantalla → Disminuyen pérdidas Joule → Actuaciones adicionales: conexionados de las pantallas a tierra especiales Single Point y Cross Bonding

Instalación (1) • El aumento de profundidad perjudica la capacidad de transporte • La presencia de cables en las proximidades (línea doble circuito, circuitos media tensión, etc.) perjudica la capacidad de transporte • La resistividad térmica del terreno tiene una gran importancia en la capacidad de transporte • Necesidad de disponer de Temperaturas medias máximas de la zona (por ejemplo circuitos que comparten galería con conducciones de agua potable). 12

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte Instalación (2) Los tipos habituales de instalación son: • Cables directamente enterrados . alta capacidad de transporte . mayor facilidad y menor coste . la obra civil y el tendido deben realizarse consecutivamente . la retirada o substitución de un cable requiere rehacer la obra civil

• Cables tubulares hormigonados . baja capacidad de transporte . mayor complejidad y mayor coste . la obra civil y el tendido pueden realizarse por separado . la retirada o substitución de un cable no requiere afectación . cables fuertemente protegidos . radios de giro amplios (50x diámetro tubular)

• Cables colocados al aire . excelente capacidad de transporte  Tª controlada . si es necesaria obra civil, muy compleja y costosa . gran facilidad de mantenimiento . afectación a toda la instalación en caso de incendio, …

13

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte • Las fórmulas que determinan los valores que intervienen en el esquema eléctrico equivalente se pueden obtener de la Norma IEC 60287 Electric Cables – Calculation of the Current Rating. • La multitud de casos que se pueden presentar y la complejidad de algunas formulas, incluso con cálculos iterativos, requieren utilizar tablas de coeficientes o software informático: Reglamento Español LEAT

Software Cymcap

14

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte  → Factor pérdidas en la pantalla (conexionados especiales) • Solid Bonded pantallas unidas entre sí y a tierra en los extremos (se recomienda entre empalmes)

 Sistema sencillo de bajo coste  Tensiones en las conexiones de las pantallas a tierra pequeñas en desequilibrio  Circulación de corriente por las pantallas ocasiona pérdidas muy elevadas en cables AT 15

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte  → Factor pérdidas en la pantalla (conexionados especiales) • Single Point En uno de los extremos las pantallas se dejan al aire, con lo que se elimina la circulación de corriente

 Se eliminan las pérdidas por circulación de corriente  Tensión inducida en el extremo abierto  Peligro para las personas  Durante cortocircuitos, las sobretensiones pantalla – tierra pueden perforar la cubierta 16

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte  → Factor pérdidas en la pantalla (conexionados especiales) Single Point • Para limitar el valor de las tensiones inducidas en el extremo al aire se debe limitar la longitud de los tramos • Se debe tender un conductor en paralelo para ofrecer un camino de retorno a la corriente de cortocircuito • Se utilizan limitadores de tensión en el extremo abierto para proteger a las cubiertas.

U

m

17

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte  → Factor pérdidas en la pantalla (conexionados especiales) • Cross Bonding La línea se divide en tramos iguales múltiplos de tres  transposición de las pantallas  cada pantalla se ve afectada por las tres fases equitativamente

 Se eliminan prácticamente las pérdidas por circulación de corriente (desequilibrios entre tramos)  Se pueden conectar las pantallas a tierra en los puntos extremos del “tri‐tramo”  Los tres tramos que forman una sección CB deben ser similares  Mayor complejidad de instalación.

18

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN Diseño de la Línea Eléctrica – Capacidad de Transporte  → Factor pérdidas en la pantalla (conexionados especiales) Cross Bonding • Si los cables se tienden en configuración en capa deben transponerse también los cables • Se utilizan limitadores de tensión en los puntos de transposición para proteger a las cubiertas • El efecto de apantallamiento que provoca el paso de corriente por las pantallas disminuye la inducción de tensiones sobre circuitos en paralelo

19

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS MIXTAS: Se trata de líneas en cuya configuración existe al menos un tramo aéreo y un tramo subterráneo. 

Se realizan generalmente en casos de: -

Soterramiento parcial: cuando es necesario soterrar un tramo de una línea aérea existente, debido a solicitaciones de un tercero (desarrollos urbanísticos o industriales).

-

Entradas a subestaciones: cuando la subestación proyectada es de tipo GIS o existe una gran concurrencia de líneas aéreas que impiden la entrada en aéreo.

-

Líneas nuevas: cuando el trazado proyectado atraviesa zonas conflictivas donde es necesario proyectar un tramo subterráneo, normalmente de poca longitud (polígono industrial, zonas protegidas, etc.).



El tramo de línea subterránea debe tener una capacidad de transporte mínima por circuito mayor a la capacidad de transporte del tramo de línea aérea con la que conecta, ya que la sobrecarga de una línea subterránea es mucho más crítica.

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS MIXTAS: 

Para la conversión de aéreo a subterráneo se requieren unos terminales exteriores que se instalan en torres de paso aéreo-subterráneo o en soportes metálicos dentro de las subestaciones.

Esquema de torre de paso aéreo-subterráneo (incorpora una bandeja metálica para el soporte de los terminales exteriores).

Fotografía de una torre tipo PAS.

Detalle zanja subterránea en la llegada a los terminales tipo exterior instalados en los soportes metálicos. 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS MIXTAS:

TORRE PAS

TORRE PAS

SE GIS

Planta general del anteproyecto de una línea aérea/subterránea

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS MIXTAS:

Perfil longitudinal y planta de la salida en subterráneo de una subestación y llegada a la torre de paso aéreo-subterráneo. 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS NUEVAS: Las LÍNEAS DE NUEVA CONSTRUCCIÓN están destinadas a satisfacer la creciente demanda de energía eléctrica, y en algunos casos a reemplazar líneas existentes que están cerca del fin teórico de su vida útil. 

En términos generales se corresponden con líneas de evacuación de centrales de generación, líneas de transporte a lo largo del territorio nacional o líneas de distribución a los consumidores finales.

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS NUEVAS: 

Las construcción de nuevas líneas mejora el mallado de la red de transporte (favorecen la eficiencia en el transporte y en el apoyo al suministro de la demanda, lo que se traduce en una reducción de las pérdidas de red en el conjunto del sistema). Están incluidas en los «Planes de Desarrollo de la Red de transporte».

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEAS NUEVAS: 

Desde que una línea nueva se planifica hasta que se pone en marcha pueden pasar varios años, ya que son el resultado de muchas labores previas a la obra. En el siguiente esquema se muestra el flujo del proyecto hasta llegar a la Ejecución de la Obra.

ESTUDIOS DE RED

PLANIFICACIÓN DE RED

APROBACIÓN

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN CARACTERÍSTICAS GENERALES:  LÍNEAS NUEVAS AÉREAS 

Problema con los permisos particulares.



Requieren de un estudio previo del pasillo de menor impacto medioambiental.



Tienen un costo moderado.



Actualmente existe una fuerte oposición social y medioambiental a su construcción.



Si el crecimiento de la demanda de consumo eléctrico lo requiere, las líneas se diseñan para poder instalar más circuitos a largo plazo aprovechando los permisos obtenidos.



Para la distribución de torres se toma la máxima temperatura del conductor, normalmente 85ºC en la hipótesis de flecha máxima.



Requieren de la apertura de calles para la tala de arbolado con el objeto de que se mantenga la distancia mínima de seguridad y evitar así disparos en la línea.



En ocasiones requieren la instalación de salvapájaros y disuasores de nidificación de la avifauna en función de la zona por la que discurra la línea. También la instalación de balizas en determinados cruzamientos. 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN CARACTERÍSTICAS GENERALES:  LÍNEAS NUEVAS SUBTERRÁNEAS 

Tienen un costo elevado, por lo que sólo se proyectan cuando es inviable realizar la línea en aéreo.



Los cambios de dirección del trazado están condicionados a los radios de curvatura que deben respetarse, en función del diámetro del tubo que contiene al conductor.



Siempre que se pueda, discurren por vías públicas para afectar al menor número de propietarios particulares posible.



Únicamente se deberá incluir el documento de RBD en los proyectos de ejecución si el trazado de la línea subterránea discurre por terrenos que no sean de dominio público.



Requieren la realización de Ensayos finales antes de su puesta en marcha (ensayos de rutina, ensayos tipo y ensayos de precalificación).

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEA NUEVA AÉREA: Plano de planta general sobre ortofoto

Plano de perfil longitudinal y planta

Plano de RBD 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEA NUEVA SUBTERRÁNEA: (entorno rústico)

Plano de perfil longitudinal y planta

Plano de planta general sobre ortofoto

Plano de RBD

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEA NUEVA SUBTERRÁNEA: (entorno urbano)

Plano de perfil longitudinal y planta Plano de planta general

Plano de emplazamiento sobre cartografía

Plano de RBD 8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN LÍNEA NUEVA MIXTA:

Plano de perfil longitudinal y planta tramo subterráneo

Plano de planta general

Detalle llegada de la zanja a los terminales exteriores instalados en los soportes metálicos Plano de perfil longitudinal y planta tramo aéreo 9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN VARIANTES: Son MODIFICACIONES DE LÍNEAS EXISTENTES que pueden implicar variación del trazado y que pueden afectar a varios cientos de metros o a varios kilómetros de la línea, dependiendo del número de torres que haya que modificar. Según el ORIGEN de la necesidad de la modificación, las variantes se pueden clasificar en:  ORIGEN INTERNO: decisiones que toman las empresas propietarias de la línea.  Mantenimiento de la línea  Fenómenos naturales  ORIGEN EXTERNO: solicitudes de un tercero  Administración pública  Empresas privadas

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN VARIANTES:  ORIGEN INTERNO: Se realizan cuando las empresas propietarias de las líneas (RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA, ENDESA, IBERDROLA, etc.) deciden realizar una modificación motivada por problemas de: 



Mantenimiento de la línea o

Sustitución de torres viejas y deterioradas por otras nuevas.

o

Recrecido de torres existentes por incumplimiento de distancias reglamentarias.

o

Instalación de torres nuevas por incumplimiento de distancias reglamentarias.

o

Desplazamiento de torres por afecciones de agua.

Fenómenos naturales o

Deslizamientos del terreno.

o

Micro-tornados.

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN VARIANTES:  ORIGEN EXTERNO: Se realizan cuando un tercero solicita la modificación de una línea existente, diferenciándose entre: 



Administración Pública (Ministerios, Comunidades Autónomas, Ayuntamientos, etc.) o

Carreteras (Ministerio de Fomento).

o

Ferrocarriles (ADIF – Administración De Infraestructuras Ferroviarias, Ministerio de Fomento).

o

Aeropuertos (AENA – Aeropuertos Españoles y Navegación Aérea, Ministerio de Fomento).

o

Puertos (Ministerio de Fomento)

Empresas privadas (Juntas de Compensación, Empresas privadas, Particulares, etc.) o

Desarrollo urbanístico.

o

Ampliación de polígonos industriales.

o

Ampliación/Creación de minas o canteras a cielo abierto.

o

Implantación de nuevas fábricas o industrias.

o

Implantación de parques de energías renovables. 3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN VARIANTES:  ORIGEN INTERNO:

Instalación de un nuevo apoyo intermedio para incrementar las distancias al terreno

4


Variación de trazado para sacar las torres sumergidas en el agua debido al aumento del nivel de cota de un embalse 5


Modificación y refuerzo de torre existente para variar la disposición de circuitos e instalar un cable de tierra OPGW

6


Sustitución de torres por deterioro

Variación del trazado por deslizamiento del terreno

Sustitución de torres por caídas debidas a vientos expecionales 7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN VARIANTES:  ORIGEN EXTERNO:

Soterramiento parcial de un tramo de línea aérea por desarrollo urbanístico

8


Desvío del trazado de una línea subterránea para la construcción de una carretera 9


Desmontaje y e instalación de nuevas torres bajo traza para cumplir distancias reglamentarias por la construcción de nuevas conexiones con una autovía 10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES: Son AUMENTOS DE LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE de líneas existentes, con el objeto de maximizar su uso debido al crecimiento de la demanda, junto con la oposición creciente al montaje de nuevas líneas aéreas.

PROBLEMA AUGE TECNOLÓGICO +

CRECIMIENTO INDUSTRIAL +

AUMENTO DE LA CALIDAD VIDA

AUMENTO DE

SATURACIÓN

CONSTRUCCIÓN

LA DEMANDA

CRÍTICA DE

DE NUEVAS

ENERGÉTICA

LAS LÍNEAS

LÍNEAS

ELÉCTRICAS

ELÉCTRICAS

REPOTENCIACIÓN

FUERTE OPOSICIÓN SOCIAL

+

OPOSICIÓN MEDIOAMBIENTAL

SOLUCIÓN ALTERNATIVA 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES: Según el MÉTODO utilizado en el aumento de la capacidad de transporte, las repotenciaciones se pueden clasificar en:  AUMENTO DE TEMPERATURA MÁXIMA DE OPERACIÓN  AUMENTO DEL NÚMERO DE SUB-CONDUCTORES POR FASE  AUMENTO DEL NÚMERO DE CIRCUITOS  SUSTITUCIÓN DEL CONDUCTOR  AUMENTO DEL NIVEL DE TENSIÓN Las diferentes soluciones que se aplican tienen en común: • La dificultad de desconocer en muchos casos las condiciones iniciales de las líneas y las características técnicas de los elementos que se instalaron en su momento. • El paso por zonas conflictivas que afectan a las condiciones de seguridad de las instalaciones. • Las propias dificultades que la ejecución de los trabajos provoca. • La tramitación administrativa. 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES :  AUMENTO DE TEMPERATURA MÁXIMA DE OPERACIÓN: 

Consiste en aumentar la temperatura máxima de operación del sistema manteniendo el conductor existente.



En España las repotenciaciones más comunes por aumento de temperatura se realizan pasando de 50ºC a 85ºC, comprobando que se mantienen las condiciones de seguridad del conductor.



El aumento de temperatura provoca un aumento de la flecha máxima del conductor, por lo que es necesario revisar todas las distancias de seguridad reglamentarias (entre fases, al terreno, en cruzamientos con carreteras, etc.).



Las soluciones más comunes a los problemas de distancias son el recrecido del apoyo, el cual puede a su vez que sea necesario el refuerzo de la cimentación, ya que al incrementar la altura de los cables se incrementan los momentos en la base.



Es el método de repotenciación más sencillo y que menos actuaciones requiere (puede no es necesario un descargo de la línea).



A veces el aumento de capacidad de transporte que se consigue por aumento de temperatura no es suficiente para atender la demanda energética actual. 3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES :  AUMENTO DEL NÚMERO DE SUB-CONDUCTORES POR FASE: 

Consiste en aumentar el número de sub-conductores por fase, pasando por ejemplo de simplex a dúplex o de dúplex a triplex.



Requiere mayor labor de ingeniería para estudiar la resistencia mecánica de la torre ya que se están aumentando el número de cables instalados.



Es posible que requiera el refuerzo o sustitución de las torres por el aumento de los esfuerzos mecánicos en hipótesis normales (viento y hielo) y desequilibrio, así como el refuerzo de cimentaciones.



En cuanto a la ejecución, requiere modificar todas las cadenas de herrajes.



Disminución o eliminación del «efecto corona», la radiointerferencia y el ruido audible.



Tiene la ventaja de mantener o incluso reducir las pérdidas de operación en coste razonable de la inversión.

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES :  AUMENTO DEL NÚMERO DE CIRCUITOS: 

Consiste en aumentar el número de circuitos que están instalados en las torres de la línea.



Suelen ser torres de doble circuito con un solo circuito instalado, o torres de cuádruple circuito con dos o tres circuitos instalados.



Es bastante probable que no se requiera el refuerzo de las torres ya que están diseñadas para soportar más circuitos de los que hay instalados.



Es sencillo y fácil de ejecutar cuando se tiene ya constituida la servidumbre de paso. Hay veces que las líneas se diseñan con la previsión de instalar un segundo circuito en un futuro.



Si por ejemplo en una torre doble bandera el circuito está instalado a un lado (simple bandera), es difícil conseguir los permisos de vuelo del segundo circuito, ya que es muy probable que haya construcciones y edificaciones cerca que lo impidan.

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES :  SUSTITUCIÓN DEL CONDUCTOR:  Por un conductor convencional 

Consiste en cambiar el conductor por otro de mayor sección que permita transportar mayor intensidad.



Es más que probable que se requiera el refuerzo de las torres porque aumenta de la tensión máxima del conductor, así como el refuerzo de cimentaciones. También es probable que se requieran recrecidos ya que aumenta la flecha máxima del conductor.



Tiene la ventaja de que al disminuir la resistencia del conductor se generan menos pérdidas de tranporte.

 Por un conductor HTLS 

Consiste en cambiar el conductor por otro de altas prestaciones térmicas que permite aumentar considerablemente la temperatura máxima de operación del conductor con una aumento muy pequeño de su flecha, llegando hasta los 150-200ºC.



Tienen la desventajas de que se generan mayores pérdidas de transporte y que en ocasiones requieren accesorios especialmente diseñados y métodos complejos para su instalación.



Costo muy elevado y desconocimiento del comportamiento a largo plazo.

6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES :  AUMENTO DEL NIVEL DE TENSIÓN: 

Consiste en elevar el nivel de voltaje de operación de la red, pasando por ejemplo de 66 kV a 132 kV, o de 132 kV a 220 kV.



Normalmente lleva asociado el cambio de conductor.



Al aumentar las distancias de seguridad exigidas por el reglamento requiere cambio en la cabeza de la torre (distancias entre fases y distancias a masa), recrecido de las torres (distancias al terreno, a cruzamientos, etc.).



Es probable que requiera refuerzo de torres y cimentaciones.



es muy común sustituir las crucetas de celosía metálica por crucetas aislantes pivotantes en torres de suspensión, que aumentan la altura sobre el suelo y compatibilizan la geometría al nuevo nivel de tensión.



Hay que tener en cuenta que implica cambios en los equipos de potencia, protecciones y aislamientos instalados en la subestación.

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES :  AUMENTO DE TEMPERATURA MÁXIMA DE OPERACIÓN:

Croquis de recrecido

Torre de suspensión con recrecido

Plano constructivo de recrecido de una torre con patas desniveladas

Montaje de recrecido torre suspensión 220 kV

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN REPOTENCIACIONES :  AUMENTO DE TENSIÓN/CAMBIO DE CONDUCTOR:

Instalación de crucetas aislantes en aumento del nivel de tensión de 132 kV a 220 kV

Refuerzo de estructura y cimentación por cambio de conductor

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN: La FIBRA ÓPTICA permite la transmisión de señales de comunicaciones a grandes velocidades y a través de largas distancias, siendo inmune a los campos electromagnéticos, al ruido y a las interferencias. Se ha convertido en el principal medio de transmisión por lo que su instalación está cada vez más extendida. Para ello se aprovecha el derecho de vía de las líneas eléctricas existentes a lo largo y ancho del país, reduciendo costes y tiempo de puesta en servicio. Según el tipo de cable óptico que se utilice, las TÉCNICAS empleadas principalmente para la instalación de fibra óptica en líneas eléctricas aéreas de alta tensión son: 

OPGW (Optical Power Ground Wire): cable compuesto tierra-óptico.



ADSS (All Dielectric Self-Supported): cable óptico auto-soportado.



ADOSADO: cable óptico adosado al cable de guarda o al cable de fase.

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN :  OPGW (Optical Power Ground Wire): cable compuesto tierra-óptico  COMPOSICIÓN: •



El cable OPGW es un cable compuesto de varios materiales metálicos concéntricos que alojan en su interior las fibras ópticas.

INSTALACIÓN: •

Requiere el reemplazo de cable de guarda existente por el nuevo cable OPGW.

•

El cable de guarda existente puede utilizarse como cable guía para el tendido del OPGW.

•

Esta técnica es la que se adoptaría en el caso de una línea eléctrica nueva.

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN :  OPGW (Optical Power Ground Wire): cable compuesto tierra-óptico  VENTAJAS: •

Combina las funciones de un cable de tierra convencional: por un lado proporciona protección a la línea frente a descargas atmosféricas y eventuales cortocircuitos, y por otro permite la transmisión de señales de comunicación.

•

Elevada protección de la fibra, buen equilibrio entre sus características eléctricas y mecánicas y diseño altamente fiable.

•

Es la mejor solución desde el punto de vista técnico.

 DESVENTAJAS: •

Debe analizarse el efecto que producirá sobre las torres de la línea ya que al instalar un nuevo cable se incrementan los esfuerzos mecánicos sobre la estructura. Puede requerir el refuerzo de la estructura y de las cimentaciones.

•

Normalmente requiere la instalación de amortiguadores para evitar las vibraciones del cable. 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN :  ADSS (All Dielectric Self-Supported): cable óptico auto-soportado  COMPOSICIÓN: El cable ADSS es un cable óptico auto-soportado totalmente dieléctrico. Está compuesto por un refuerzo no metálico instalado interiormente y protegido por una cubierta de plástico.

•

 INSTALACIÓN: •

Se pueden instalar a la altura del pico de tierra, a la altura de las estructuras o por debajo de las mismas, dependiendo del campo eléctrico que se produzca alrededor de los conductores. 5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN :  ADSS (All Dielectric Self-Supported): cable óptico auto-soportado  VENTAJAS: •

No necesita de otro cable soporte para tenderse, por lo que puede elegirse la parte de la torre donde irán instalados.

•

La flecha del cable apenas varía con los cambios de temperatura.

•

Pueden instalarse en líneas donde no exista cable de guarda.


Deformación excesiva de la fibra con cargas de viento y hielo, por lo que hay que tener especial cuidado para que se cumplan las distancias mínimas de seguridad en zonas climáticas adversas.

•

En presencia de campos eléctricos muy elevados pueden romperse debido a que la presencia de tracking deteriora la cubierta exterior y la fibra se degrada con la exposición a la luz solar.

•


6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN :  ADOSADO: cable óptico adosado al cable de guarda o al cable de fase.  COMPOSICIÓN: •



El cable ADOSADO es un cable óptico totalmente dieléctrico para evitar la formación de corrientes inducidas en el cable. No posee un elemento de tracción propio para su soporte por lo que depende totalmente de la resistencia del cable metálico al que va adosado

INSTALACIÓN: •

Se adosa longitudinalmente al cable de guarda o al conductor de fase mediante elementos preformados, abrazaderas o grapas de fijación en función de la modalidad utilizada (devanado, engrapado o colgado).

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: TIPOS DE PROYECTOS DE LINEAS DE ALTA TENSIÓN INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS DE ALTA TENSIÓN :  ADOSADO: cable óptico adosado al cable de guarda o al cable de fase  VENTAJAS: •

Costo más bajo debido a su construcción más simple.


Requiere la presencia de un fiador para tenderse.

•

Su instalación es más lenta y costosa.

•


8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DESARROLLO DE PROYECTOS: Se entiende por PROYECTO DE LÍNEA ELÉCTRICA DE ALTA TENSIÓN el conjunto de documentos necesarios para definir la ejecución de una línea eléctrica, firmado por un técnico titulado competente y visado por el colegio oficial correspondiente. Las diferentes fases que se pueden encontrar en el desarrollo de un proyecto de una línea de alta tensión son:               

CONDICIONES INICIALES RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS) ESTUDIOS PRELIMINARES DE TRAZA LA TOPOGRAFÍA ESTUDIO DE SUELOS DEFINICIÓN DE MATERIALES DISTRIBUCIÓN DE APOYOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS FAJA DE SEGURIDAD CAMINOS DE ACCESO RBD DOCUMENTACIÓN PARA LEGALIZACIÓN Y PERMISOS APOYO A CONSTRUCCIÓN AS-BUILT PLS-CADD 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES: Antes de comenzar con la ingeniería de detalle de un proyecto de una línea eléctrica se deben conocer perfectamente las hipótesis de diseño de partida.  NIVEL DE TENSIÓN  CAPACIDAD DE TRANSPORTE NECESARIA  CONFIGURACIÓN DE LA LÍNEA  ZONA POR DONDE DISCURRE LA LÍNEA  TIPO DE AISLAMIENTO  TIPO DE TORRES A UTILIZAR

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES:  NIVEL DE TENSIÓN: el reglamento español de líneas de alta tensión recomienda la utilización de las siguientes tensiones: 20 kV, 66 kV, 132 kV, 220 kV y 400 kV.  CAPACIDAD DE TRANSPORTE NECESARIA: dependerá de la máxima intensidad admisible que pueda circular por la línea.

 Tipo de conductor  Temperatura máxima de operación del conductor  Altura de la línea sobre el nivel del mar Temperatura ambiente

INTENSIDAD MÁXIMA ADMISIBLE (A)

 Radiación solar  Velocidad y ángulo del viento sobre el conductor

Nº SUBCONDUCTORES NIVEL DE TENSIÓN (kV) CAPACIDAD DE TRANSPORTE POR CIRCUITO (MVA) 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES: En la siguiente tabla se muestra a modo de ejemplo las capacidades de transporte recogidas en el Reglamento español para diversas configuraciones de conductores y distintas temperaturas de diseño Capacidad de transporte según RD 2819/1998 para líneas de 400 kV Temp. ambiente = 10º C Viento = 0,6 m/s Insolación = 0 w/m2 Conductor BLUEJAY CARDINAL CARDINAL CARDINAL CARDINAL CARDINAL CARDINAL CARDINAL CONDOR CONDOR CONDOR CONDOR CONDOR CONDOR CURLEW CURLEW CURLEW FINCH GULL GULL GULL GULL GULL GULL GULL HAWK HAWK

Temp. diseño 50 50 50 75 75 80 85 85 50 75 75 80 85 85 50 80 85 50 50 50 75 75 80 85 85 50 85

nº cond. 2 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3 2 2 3 2 2 2 2 2 3 2 3 2 2 3 4 2

Capacidad (MVA) 1543 1398 2097 1723 2585 1777 1829 2744 1244 1533 2300 1582 1627 2441 1471 1868 1922 1540 1114 1671 1372 2058 1416 1455 2182 1813 1185

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES:  CONFIGURACIÓN DE LA LÍNEA:

SIMPLE CIRCUITO

DOBLE CIRCUITO

CUÁDRUPLE CIRCUITO

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES:  ZONA POR DONDE DISCURRE LA LÍNEA: 

En función de la zona por la que discurra la línea habrá que considerar unas hipótesis de cálculo u otras (existencia o no de hielo, velocidad del viento, hipótesis combinada de viento y hielo, etc.).



El reglamento español de líneas de alta tensión divide el país en tres zonas según la altitud:



•

Zona A: < 500 metros sobre el nivel del mar (no se considera formación de hielo)

•

Zona B: entre 500 y 1000 metros sobre el nivel del mar

•

Zona C: > 1000 metros sobre el nivel del mar

Manguito de hielo en conductor

Velocidad viento: 120 km/h (<220 kV) y 140 km/h (220 kV y 400 kV) Es aconsejable basarse en históricos de datos meteorológicos Diseño línea para velocidades de viento muy grandes

Tramo especialmente ventoso (160 km/h, 180 km/h)

Encarecimiento del coste

Diseño más conservador

Compromiso entre seguridad y coste

FIABILIDAD DE LA LÍNEA

ESTUDIO SERIO DE MÁXIMAS VELOCIDADES ESPERADAS

Torre caída a consecuencia del viento

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES:  TIPO DE AISLAMIENTO: 

Hay que seleccionar el aislamiento en función de las diferentes solicitaciones a las que estará sometido durante su vida útil. Condiciones ambientales

Protecciones disponibles

DETERMINACIÓN DEL AISLAMIENTO Carga de rotura mecánica

Descargas atmosféricas (rayo) Sobretensiones esperadas

6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES:  TIPO DE TORRES A UTILIZAR: 

Teniendo en cuenta todas las consideraciones anteriores se escoge el tipo de torre más conveniente.



Es necesario conocer el entorno por el que discurrirá la línea para minimizar el impacto paisajístico: -

Suelo no urbano: lo más frecuente es instalar torres de acero de celosía

-

Entorno urbano o de alto valor ambiental: torres compactas de chapa o crucetas aislantes

Torres de chapa

Línea compacta con crucetas aislantes 7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS): A la hora de proyectar una nueva línea eléctrica, además de analizar los aspectos técnicos y económicos, es necesario realizar un estudio preliminar para incluir todas las alternativas ambientalmente viables para la futura instalación.

EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO AGOTAMIENTO DE RECURSOS NATURALES DESAPARICIÓN DE ESPECIES DE FLORA Y FAUNA DEGRADACIÓN ESPACIOS NATURALES DE INTERÉS CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

ELECCIÓN DEL PASILLO DE MENOR IMPACTO

AUMENTO DE LA PREOCUPACIÓN CIUDADANA POR LA CONSERVACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE TRAZADO

NECESIDAD DEL DESARROLLO SOSTENIBLE DE LAS INFRAESTRUCTURAS ELÉCTRICAS

EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DE LAS LÍNEAS ELÉCTRICAS

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS): 

Es necesario realizar un inventario ambiental mediante la identificación y cuantificación de todos los elementos y/o condicionantes ambientales, sociales, legales y técnicos presentes; a partir de la información bibliográfica y documental existente, así como de los datos obtenidos mediante visitas de campo.

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS): 

Pasillo: franja de terreno en la cual se considera viable técnica, económica y medioambientalmente la construcción de una determinada línea eléctrica.



Pasillo de menor impacto: aquel que es elegido por ser el que menos afecciones realizará con el medio ambiente.



Para la confección de los pasillos y la elección del pasillo de menor impacto se debe tener en cuenta: •

Paso por LIC’s: Lugares de interés comunitario

•

Paso por ZEPA’s: Zonas de especial protección para las aves.

•

Habitats prioritarios.

•

Necesidades de tala.

•

Existencia de viviendas.

•

Facilidad de accesos: carreteras, caminos, facilidad de permisos.

•

Existencia de pasillos de infraestructuras.

•

Restos arqueológicos.

•

Etc. 3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS):  CONDICIONANTES AMBIENTALES 

Suelo: se debe elegir preferentemente zonas con caminos de acceso ya existentes,

con poca

pendiente y sin riesgo de erosión. 

Hidrología: se debe evitar atravesar cursos de agua en la medida de lo posible, así como zonas en las que exista agua embalsada.



Atmósfera: se tendrá en cuenta la distancia con las antenas que puedan existir en la zona para evitar interferencias. Se evitarán las zonas pobladas donde el ruido producido por la actividad de la línea (efecto corona) puede llegar a ser molesto para las personas.



Vegetación: se deberá discurrir preferiblemente por zonas donde no existan especies autóctonas y hábitats y/o flora catalogada según la directiva hábitat. Se tendrá en cuenta la necesidad de apertura de caminos de acceso que impliquen la eliminación de vegetación.



Fauna: se debe evitar zonas de nidificación, dispersión, dormideros así como zonas de migración para la avifauna presente en el ámbito. Se evitarán, en la medida de lo posible, zonas de interés y/o con presencia de fauna susceptible de sufrir daños por la presencia de la línea eléctrica. 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS):  CONDICIONANTES AMBIENTALES 

Socio-economía:

el trazado debe alejarse de los núcleos de población, así como de las viviendas

habitadas que pudieran existir de forma dispersa por la zona. Se evitarán trazados que perjudiquen el valor de las parcelas sobre las que se asientan. Se evitarán trazados sobre concesiones mineras. Se favorecerán los trazados sobre Suelo No Urbanizable a excepción de los de alta protección. Se evitarán zonas con recursos turísticos o recreativos de interés. Se evitará la cercanía de elementos del patrimonio. Se evitará que el trazado atraviese espacios naturales protegidos así como espacios de la red natura y/o hábitats.



Paisaje: Se favorecerán alternativas en zonas poco transitadas, alejadas de núcleos de población. Se procurara eludir el entorno de monumentos histórico-artísticos con el objeto de reducir el impacto visual. Se evitarán zonas dominantes, trazados transversales a la cuenca en zonas muy frágiles que aumenten la visibilidad de la línea.

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS):

6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RESTRICCIONES DE PARTIDA (PASO POR ZONAS): En la siguiente imagen pueden verse varios pasillos alternativos para una misma línea. En verde aparece señalado el de menor impacto.

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS PRELIMINARES DE TRAZA: Una vez definido el pasillo de menor impacto hay que realizar un estudio de alineaciones sobre dicho pasillo para definir el trazado de la línea. Para la confección de las alineaciones se deberá tener en cuenta: 

Minimización del número de ángulos.



Ángulos de traza no muy pronunciados.



Ubicación de vértices en zonas altas.



Evitar paralelismos cercanos con otras infraestructuras.



Favorecer la realización de cruzamientos de la forma más fácil.



Intentar que el ángulo formado por la dirección del cruzamiento (carretera, ferrocarril, etc.) con la traza de la línea no sea inferior a 35º, evitando vanos excesivamente largos.



En la medida de lo posible, no ubicar los vértices a menos de 100 metros de ríos, gaseoductos, carreteras, etc.



Accesibilidad para facilitar el montaje. 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS PRELIMINARES DE TRAZA: 

El estudio de alineaciones comprende los trabajos de gabinete y de campo correspondientes al señalamiento de forma visible sobre el terreno y sobre la cartografía del trazado de la línea.



Se dibuja la traza dentro del pasillo de menor impacto sobre la documentación cartográfica disponible teniendo en cuenta los aspectos comentados anteriormente (cotas, masas de arbolado, línea eléctricas existentes, accesibilidad para facilitar el montaje, proximidades de casas, distancias a gaseoductos, etc.).



Una vez determinado el trazado se procederá al señalamiento en campo ajustándose lo más posible a lo previsto en el gabinete.



Los vértices se señalan con estaquillas clavadas en el terreno.



También se señalan los puntos de cruce significativos (carreteras, ferrocarriles, etc.)



Todos los vértices deben quedar perfectamente definidos mediante sus coordenadas UTM tomadas en campo con un aparato GPS.



Finalmente se realiza un informe que describa cada una de las alineaciones incluyendo términos municipales, longitud, ángulo formado entre ellas y, si procede, relación de cruzamientos. 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS PRELIMINARES DE TRAZA: A modo de ejemplo, en la siguiente imagen puede verse el trazado para la línea sobre el pasillo de menor impacto.

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS PRELIMINARES DE TRAZA:

Estaquillado en campo de un vértice

Trazado de alineaciones sobre cartografía 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA: Comprende los trabajos correspondientes a la toma de datos en campo y a la representación de la planta y perfil longitudinal de la traza elegida en gabinete (levantamiento topográfico).  PERFIL: 

Se toman los datos de todos los accidentes del terreno en el eje de la traza que oscilen ±0,5 metros.



Se toman los datos de campo en el eje de la traza en intervalos no superiores a 30 metros, aunque la orografía del terreno no presente irregularidades (zonas de llanura).



Se indica el ángulo de cada vértice en grados centesimales.



Se toman datos de campo en el eje de la traza a 15 metros antes y después de los límites de parcelas (lindes), siempre y cuando la longitud de la parcela cruzada sea igual o superior a 30 metros. Si la longitud es inferior a 30 metros sólo es necesario tomar un punto en el centro de la misma, salvo accidentes del terreno que obliguen a tomar más.



Se toman todos los puntos singulares próximos a la línea que puedan ser afectados en cuanto a distancias de seguridad. Se definirán asimismo altura y tipo de arbolado, edificaciones, vallas, etc.



Si la traza discurre a media ladera se toman los perfiles correspondientes a los conductores exteriores en el caso de líneas existentes (perfiles exteriores). Éstos se dibujarán con línea discontinua.

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA:  PLANTA: 

En una franja de 50 metros a ambos lados del eje de la línea se toman los datos de: - Límite de parcelas. - Límites de términos municipales y provincias afectadas por el trazado. - Líneas de telefonía y telecomunicaciones. - Ríos. - Caminos. - Puntos singulares y todo tipo de servicios con el mayor detalle posible.



En una franja de 100 metros a ambos lados del eje de la línea se toma los datos de: - Autopistas, autovías y carreteras. - Ferrocarriles. - Línea eléctricas. - Embalses . - Edificaciones.



Se indica el ángulo que forma cada alineación con la anterior en grados centesimales.



Se dibujarán los perfiles exteriores con línea discontinua. 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA:

Ejemplo de topografía de detalle: Planta y perfil longitudinal 3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA:  CRUZAMIENTOS: 

Se recogen los datos correspondientes a los cruzamientos, indicando en cada caso lo siguiente: -

-



Autopistas, carreteras y ferrocarriles: denominación, punto kilométrico, y propietario/organismo. Ríos y canales navegables: nivel de agua, navegabilidad y propietario/organismo. Embalses: denominación, cota máxima de embalse, gálibo permisible y propietario/organismo Líneas eléctricas: tensión, compañía propietaria, identificación de la línea, apoyos afectados, distancia de los apoyos anterior y posterior al punto de cruce, altura de todas sus fases y cables de tierra y temperatura ambiental en el momento de recoger los datos. Líneas de telefonía y telecomunicaciones: compañía propietaria, identificación de la línea, apoyos afectados, distancia de los apoyos anterior y posterior al punto de cruce, altura de todos los cables y temperatura ambiental en el momento de recoger los datos. Otros servicios (gasoductos, oleoductos, etc.): denominación, punto kilométrico y compañía propietaria Monte público: denominación, organismo y número de los mojones de entrada y salida.

En los cruzamientos con líneas eléctricas y líneas de telefonía se dibuja la altura de la protección de acuerdo al reglamento (distancia de seguridad).

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA:  EJEMPLO DE CRUZAMIENTOS:

Línea eléctrica

Autovía

Línea telefónica 5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA:  EQUIPOS PRINCIPALES UTILIZADOS:  GPS (Global Positioning System): 

Sistema que permite conocer la posición de puntos sobre la superficie terrestre, apoyándose en la información radioeléctrica enviada por una red de satélites.



Se utiliza para obtener puntos geo-referenciados en horizontes abiertos.

 ESTACIÓN TOTAL: 

Dispositivo electro-óptico para medición de ángulos horizontales, verticales y distancias. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico.



Se utiliza en zonas de arbolado o edificaciones altas donde no hay buena visibilidad, o en los casos de distancias demasiado grandes. (complementa al GPS y al telémetro). 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA:  EQUIPOS PRINCIPALES UTILIZADOS:  TELÉMETRO: 

Dispositivo electrónico para medición de distancias, funciona emitiendo un haz luminoso (infrarrojo o láser) que rebota en un prisma o directamente sobre la superficie. En función del tiempo que tarda el haz en recorrer la distancia se determina ésta.



Se utiliza generalmente para medir puntos de la catenaria de los cables situándose debajo de los mismos.

 GEORÁDAR: 

Sistema de geodetección no destructivo y en tiempo real del subsuelo y que utiliza el RADAR como herramienta fundamental.



Se utiliza en líneas subterráneas para la localización de servicios subterráneos de agua potable, colectores de saneamiento y de evacuación de pluviales, gasoductos, tendidos eléctricos, fibra óptica, telecomunicaciones, etc.. 7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS LA TOPOGRAFÍA:  TECNOLOGÍA LIDAR: 

LiDAR (Light Detection and Ranging) es un sistema que permite obtener una nube de puntos, tomada mediante escáner láser aerotransportado (helicóptero o avioneta).



A partir del vuelo se pueden obtener planos topográficos, modelos digitales del terreno, perfiles longitudinales y transversales, etc.



Sistema de topografía cada vez más utilizado. Proporciona información muy completa y permite incorporarlo a software para el modelado de líneas de transmisión.

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIO DE SUELOS: El estudio y proyecto de cualquier cimentación exige el conocimiento previo de las características del terreno de apoyo de la estructura y de su entorno. Para ello se realiza un ESTUDIO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO que permite dar a conocer las características físicas, químicas (aditivo hormigones) y mecánicas del suelo, es decir, la composición de los elementos en las capas de profundidad, así como el tipo de cimentación más acorde con la torre a instalar y los asentamientos en relación al peso que va a soportar. Las FASES en las que se han de desarrollar el Informe geotécnico deben responder a las siguientes actividades.  RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN.  PLANIFICACIÓN DEL RECONOCOMIENTO DE TERRENO.  RECONOCIMIENTO DEL TERRENO.  ELABORACIÓN DEL INFORME GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIO DE SUELOS:  RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 

Información básica: la necesaria para la correcta planificación del reconocimiento. Debe estar disponible con anterioridad a la contratación del estudio (accesos, tipo de estructura, movimientos de tierra previstos, servicios afectados, requisitos legales y permisos necesarios, etc.).



Información complementaria: la que debe obtenerse durante las distintas actividades del reconocimiento, ya que puede condicionar la planificación y el desarrollo del mismo: •

Información geológica: litología y estratigrafía, geomorfología, accidentes tectónicos, fenómenos de inestabilidad debido a deslizamientos, etc. Se consultan cartografías geológicas y geotécnicas disponibles.

•

Información hidrogeológica: se recogen datos sobre la existencia de pozos y sondeos que permitan definir el nivel del agua y sus variaciones. También parámetros de permeabilidad, transmisividad y calidad de las aguas superficiales y subterráneas de la zona. Se consultan cartografías hidrogeológicas disponibles.

•

Información del emplazamiento: existencia de servicios aéreos y enterrados, etc.

La recopilación de esta información básica y complementaria, permitirá planificar y desarrollar las actividades de reconocimiento del terreno con garantías técnicas y económicas.

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIO DE SUELOS:  PLANIFICACIÓN DEL RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 

El principal objetivo es determinar y cuantificar las condiciones del subsuelo.



Deberá identificar la disposición y propiedades de toda aquella zona de terreno que influya en la estructura o pueda verse afectada por la obra proyectada.



Los factores a considerar son el emplazamiento de la obra, la información geológica e hidrogeológica regional y local y la información geotécnica previa disponible.



No existe una norma general que permita planificar una campaña de reconocimiento. Se debe realizar de acuerdo con la normativa existente para cada tipo de cimentación.



En España existen las siguientes normas o recomendaciones: •

Norma NTE-1985 CEG (Estudios geotécnicos).

•

Código CTE (Código Técnico de la Edificación). Documento Básico SE-C.2006.

•

Recomendaciones geotécnicas para el proyecto de Obras Marítimas y Portuarias (ROM).

•

La Norma de Construcción Sismorresistente (NCSE-02).

•

Eurocódigo 7: Proyecto geotécnico. AENOR (1999) 3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIO DE SUELOS:  RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 

Debe proporcionar, en general, los siguientes datos: - Naturaleza de estratos existentes y características geotécnicas. - Existencia de problemas geológicos (suelos blandos, terrenos expansivos, deslizamientos, etc.). - Muestras y/o testigos de cada uno de los estratos atravesados para el estudio en laboratorio. - Existencia de nivel freático y sus características. - Sismicidad regional. - Valor de la permisibilidad en suelos y rocas. - Mediciones de discontinuidades en rocas para establecer clasificaciones geo-mecánicas.



Los procedimientos o técnicas utilizadas para la obtención de datos se clasifican en: - Métodos directos: sondeos mecánicos, calicatas, zanjas y pozos, galerías. - Métodos indirectos: métodos eléctricos, métodos gravimétricos, métodos magnéticos, sísmica en sondeos, etc. (se miden propiedades físicas de los materiales desde la superficie) . 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIO DE SUELOS:  RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 

Las técnicas más habituales se centran en la realización de: - Sondeos mecánicos (a percusión, a rotación). - Ensayos en sondeos (SPT, Vane Test, Presiómetros, Permeabilidad). - Ensayos penetrométricos (DP, CPT y CPTU). - Geofísica.



Finalmente, para el análisis de las muestras recogidas, se realiza: - Clasificación de testigos: registro y descripción de los testigos obtenidos durante la perforación de los sondeos. Se realizan según un protocolo (el reportaje fotográfico es muy importante). - Preparación para laboratorio: el transporte debe realizarse de forma que no sufran golpes ni vibraciones, debiendo permanecer aisladas del calor. Una vez en el laboratorio deben almacenarse en una cámara húmeda hasta la realización de los ensayos pertinentes.

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIO DE SUELOS:  ELABORACIÓN DEL INFORME GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO El informe geológico geotécnico es el conjunto de documentos que se generan para el proyecto de cimentaciones de la estructura en la obra, recogiendo el reconocimiento del terreno realizado, sus resultados y las condiciones de cimentación analizadas. 



Memoria: incluye los siguientes apartados - Antecedentes. - Metodología del trabajo. - Marco geológico e hidrológico. - Trabajos realizados - Resultado del reconocimiento del terreno. - Análisis de los problemas geotécnicos planteados. - Propuesta de cimentación. - Resumen y conclusiones. Anejos: la memoria irá acompañada de - Anejo I: Información previa. - Anejo II: Planos de situación de la obra. - Anejo III: Trabajos de campo. - Anejo IV: Ensayos de laboratorio - Anejo V: Cálculos justificativos 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS EJEMPLO DE ESTUDIO DE SUELO ROCOSO: Emplazamiento geológico de la zona Ubicación del punto de estudio sobre cartografía

Ubicación del punto de estudio sobre fotografía

Mapa peligro sismicidad 7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS EJEMPLO DE ESTUDIO DE SUELO ROCOSO:

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS EJEMPLO DE ESTUDIO DE SUELO ROCOSO: Medidas realizadas con esclerómetro

Datos estructurales del macizo rocoso

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS EJEMPLO DE ESTUDIO DE SUELO ROCOSO:

Apartado de “Recomendaciones de cimentación” del Informe

Apartado de “Resumen y Conclusiones” del Informe

10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES: Teniendo en cuenta todos los pasos anteriores se definen los materiales para cada elemento de la línea:  CONDUCTOR AÉREO  CABLE DE GUARDA  CABLE AISLADO  TORRES  HERRAJES  AISLAMIENTO  CIMENTACIONES

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES :  CONDUCTOR: en líneas generales, el tipo de conductor a instalar en la línea, dentro de los más utilizados comercialmente, se selecciona en función de los siguientes factores:

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES :  CABLE DE GUARDA: en líneas generales, el tipo de cable de guarda a instalar en la línea se selecciona en función de los siguientes factores:

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES :  CABLE AISLADO: en líneas generales, el tipo de material de cada parte constitutiva del cable se selecciona en función de los siguientes factores:

̶

CUBIERTA

PANTALLA

AISLAMIENTO

CONDUCTOR

Aluminio - Cobre

PE - XLPE

Hilos Cu - Tubo Al

Conductividad eléctrica

Temperatura operación

Estanqueidad

+

Coste

̶

+

-

+

Resistencia a la tracción

+

-

Pérdidas Foucault

+ +

PVC - PE -

Coeficiente rozamiento

+

Propagación incendio

+

Compactado - Segmentado ̶

Resistencia eléctrica

̶

Sección conductor

+ +

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES :  TORRES: en líneas generales, el tipo de torre según el material empleado se selecciona principalmente en función de los siguientes factores:

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES :  HERRAJES: en líneas generales, los herrajes se seleccionan principalmente en función de los siguientes factores:  Tipo de conductor

 Tipo de cadena (A/S)

 Efecto corona

 Tipo de cable de guarda

 Número de conductores por fase

 Necesidad de protecciones

 Tipo de aislamiento

 Condiciones ambientales

 Necesidad de contrapesos

Amarre doble conductor simplex con protecciones

Amarre sencillo conductor dúplex con protecciones

Amarre doble conductor dúplex sin protecciones 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES :  AISLAMIENTO: en líneas generales, el tipo de aislamiento según el material empleado se selecciona principalmente en función de los siguientes factores:

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DEFINICIÓN DE MATERIALES :  CIMENTACIONES: en líneas generales, el tipo de cimentación se selecciona principalmente en función de los siguientes factores: Poca superficie terreno  MONOBLOQUE  BASE DE LA TORRE Gran superficie terreno  FRACCIONADAS

Normal  MONOBLOQUE/FRACCIONADA  TIPO DE SUELO Mixto  MONOBLOQUE/FRACCIONADA Roca  MONOBLOQUE/FRACCIONADA Flojo/Inestable MICROPILOTADA

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DISTRIBUCIÓN DE TORRES: Una vez que se tiene definido el trazado y se dispone de la topografía de detalle y del estudio de suelos (si procede), se realiza la distribución de torres sobre el levantamiento topográfico.  UNA CORRECTA DISTRIBUCIÓN DE TORRES: 

Garantizará que se cumplan todas las distancias de seguridad reglamentarias a masa, entre fases, entre fases y cables de tierra y al terreno. Para ello se realiza el cálculo de flechas mínimas y máximas de los cables.

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DISTRIBUCIÓN DE TORRES:  UNA CORRECTA DISTRIBUCIÓN DE TORRES: 

Tendrá en cuenta las prescripciones reglamentarias y de seguridad en cuanto a cruzamientos, paso por zonas, paralelismos, etc.

Distancias mínimas de las torres a carreteras Distancias de seguridad en el cruzamiento con otras líneas eléctricas



Se garantizará un adecuado uso del conductor no superándose en ningún caso las tracciones máximas permitidas según el reglamento 2


Debe proporcionar una correcta utilización de las torres, no sobrecargándolos por encima de su diseño teniendo en cuenta los coeficientes de seguridad reglamentarios para cada hipótesis de cálculo.

Ejemplo: Árboles de carga máximos admisibles de torres doble circuito a 400 kV (obtenidos del catálogo de un fabricante)

3


Deberá buscar la solución más económica. Hoy en día se dispone de software específico para las líneas aéreas que además de permitir comprobar una distribución de torres, optimiza la misma, pudiendo dar lugar a ahorros importantes frente a la distribución manual.

Distribución manual

Distribución con PLS-CADD

4


En la medida de lo posible se recomienda utilizar para el diseño de la línea soluciones y elementos normalizados. Las principales ventajas son: • Reduce el coste y plazo de ejecución de los proyectos al tener definidas las condiciones de utilización. • Aumenta la fiabilidad de los proyectos por el mejor conocimiento de los límites de utilización y la mayor garantía de los componentes normalizados. • Reduce coste de materiales y su instalación. • Reduce necesidades de almacén de mantenimiento.



No siempre es posible utilizar soluciones normalizadas. Por ejemplo, se deberá prestar especial atención a las torres especiales que requieran un diseño particular por no estar normalizadas por las compañías o por los fabricantes de torres.

Diseño con TOWER 5


Será necesario definir los tipos de cimentación que se incluirán en el proyecto en función del tipo de terreno por el que discurra la línea (terreno normal, flojo, rocoso, etc.)



Se estudiarán con detenimiento los puntos más complicados de la distribución de torres.

Es frecuente que sea difícil la aproximación a los pórticos de entrada por la gran concurrencia de líneas que puede haber en el entorno de una subestación.

Es necesario estudiar con detalla la manera de acometer las entradas

Entrada a subestaciones

6


Tratará de ser respetuosa con el medioambiente.

Diseño de patas desniveladas para minimizar las explanaciones de terreno Respeto de la vegetación talando lo indispensable

Diseño de torres compactas para minimizar el impacto visual 7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS: Los principales ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS que se realizan en el diseño de una línea eléctrica son:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LA LÍNEA

• AÉREA  Capacidad de transporte  Parámetros eléctricos (resistencia, reactancia, susceptancia, impedancia)  Pérdidas de potencia por Efecto Joule y por Efecto Corona  Puesta a tierra

• SUBTERRÁNEA  Capacidad de transporte (Intensidad máxima admisible en régimen permanente)  Intensidad máxima admisible en cortocircuito (conductor y pantalla)  Impedancias (directa/inversa, homopolar y de onda)  Tensión inducida en las pantallas metálicas (en servicio permanente, en cortocircuito trifásico y monofásico)



DISTANCIAS ELÉCTRICAS DE SEGURIDAD  



Internas (entre conductores, entre conductor y partes puestas a tierra) Externas (a obstáculos)

CÁLCULOS MECÁNICOS     

Cálculo Cálculo Cálculo Cálculo Cálculo

mecánico mecánico mecánico mecánico mecánico

del conductor y del cable de guarda de los herrajes y aisladores de la torre de las cimentaciones de tracción de tendido de cables subterráneos 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  CAPACIDAD DE TRANSPORTE BALANCE DE CALOR EN ESTADO ESTACIONARIO:

El cálculo se basa en la Norma IEEE 738-2006

(A)

(MW) U = Tensión nominal (MV) I= Intensidad máxima admisible en régimen estacionario (A) cosφ = factor de potencia qc = Pérdida de calor por convección (W/m) qr = Pérdida de calor por radiación (W/m) qs = Calor recibido por radiación solar (W/m) R(Tc) = Resistencia en corriente alterna del conductor a la temperatura máxima de servicio (Ω/m)

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  CAPACIDAD DE TRANSPORTE • Sección del conductor • Coeficiente emisividad del conductor • Coeficiente absortividad del conductor • Temperatura máx. de operación del conductor • Viento sobre el conductor (velocidad y ángulo)

Variación de la CAPACIDAD DE TRANSPORTE con la temperatura ambiente y con la velocidad del viento para una temperatura máxima del conductor de 75ºC

• Radiación solar (latitud y hora local) • Altura sobre el nivel del mar de la línea Variación de la INTENSIDAD MÁXIMA ADMISIBLE para una temperatura máxima del conductor de 80ºC

FACTORES QUE DETERMINAN LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  PARÁMETROS ELÉCTRICOS

Los parámetros que influyen de forma decisiva a lo largo de la longitud de una línea eléctrica son la RESISTENCIA y la INDUCTANCIA, los cuales se agrupan formando la IMPEDANCIA. Existen otras magnitudes que matemáticamente sirven de nexo de unión de los parámetros anteriores, algunas de las más importantes son:

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: Deqv

DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  PARÁMETROS ELÉCTRICOS RESISTENCIA

(Ω/km)

REACTANCIA INDUCTIVA

(Ω/km)

SUSCEPTANCIA

(S/km)

f = frecuencia (Hz) R0 = Resistencia en corriente continua a

L = Inductancia (H)

20ºC (Ω/m)

f = frecuencia (Hz)

C = Capacitancia (F)

α 20 = Coeficiente de variación de la

Deqv = Distancia media geométrica entre

f = frecuencia (Hz)

resistividad a 20ºC (1/K)

fases (mm)

Deqv = Distancia media geométrica

Ɵ = Temperatura máxima de servicio del

rrmg = Radio medio geométrico (mm)

entre fases (mm) rrmg = Radio medio geométrico (mm)

conductor (ºC)

IMPEDANCIA

(Ω/km)

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  PÉRDIDAS DE POTENCIA POR EFECTO JOULE • ES EL PRINCIPAL MOTIVO DE LA DIFERENCIA ENTRE LA POTENCIA EFECTIVA ENVIADA Y LA POTENCIA EFECTIVA SUMINISTRADA (RENDIMIENTO) • ESTÁ PRESENTE EN TODO TIPO DE LÍNEAS P = Capacidad de transporte requerida (MW) R = Resistencia del conductor en corriente alterna a la temperatura máxima de servicio (Ω/km) L = Longitud de la línea (km) U = Nivel de tensión (kV) cosφ = factor de potencia

REDUCIR AL MÁXIMO LA RESISTENCIA  AUMENTO DE SECCIÓN DEL CONDUCTOR  AUMENTO DE COSTO AUMENTAR LA TENSIÓN DE OPERACIÓN DE LA LÍNEA (LAS PÉRDIDAS DISMINUYEN CON EL CUADRADO) SOLUCIONES PARA MEJORAR EL RENDIMIENTO

6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA GRADIENTE DE POTENCIAL CRÍTICO SEGÚN LA FÓRMULA DE PEEK

 PÉRIDAS DE POTENCIA POR EFECTO CORONA GRADIENTE DE TENSIÓN EN LA SUPERFICIE DEL CONDUCTOR

RIGIDEZ ELÉCTRICA DEL AIRE

 0.301  EC  m  Eo    1     rc  

GRADIENTE DE POTENCIAL MÁXIMO EN LA SUPERFICIE DEL CONDUCTOR

Em 

EFECTO CORONA: • RUIDO • CALOR • OZONO • LUZ • VIBRACIONES • RADIOINTERFERENCIA

(kVrms/cm)

U  DMG  n · rc · Ln    RMG 

(kVrms/cm)

m = Coeficiente del estado superficial del conductor Eo = Gradiente crítico disruptivo del aire bajo condiciones normales = 21,1 kVrms/cm (valor eficaz) δ = densidad relativa del aire rc = Radio del conductor (cm) U = Tensión más elevada fase-tierra (kV)

PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN LA LÍNEA

n = Número de sub-conductores por fase DMG = distancia media geométrica (cm) RMG = Radio medio geométrico (cm)

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS SI EXISTE EFECTO CORONA HAY QUE EVALUARLAS

ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  PÉRIDAS DE POTENCIA POR EFECTO CORONA PÉRDIDAS DE POTENCIA SEGÚN LA FÓRMULA DE PEEK

Pcorona

2

r U  U  · (f  25) ·  max  c  · ·10-5  DMG 3  3 241

(kW/km·fase)

√3

0

√2

(kVrms)

1

1

Eo = Gradiente crítico disruptivo del aire bajo condiciones normales δ = densidad relativa del aire

= 21,1 kVrms/cm (valor eficaz)

f = frecuencia (Hz)

mc = Coeficiente de rugosidad del conductor

Umáx = Tensión más elevada de la línea (kV)

ma = Coeficiente de humedad

Uc = Tensión crítica de aparición de corona en valor eficaz (kV)

δ = densidad relativa del aire

r = Radio del conductor (cm)

r = Radio del conductor (cm)

DMG = distancia media geométrica (cm)

DMG = distancia media geométrica (cm) RMG = Radio medio geométrico (cm)

• • • •

Nivel de tensión: ↑U → ↑ EFECTO CORONA Densidad relativa del aire: ↓ δ → ↑ EFECTO CORONA Nº sub-conductores por fase: ↑n → ↓ EFECTO CORONA Diámetro del conductor: ↑Ø → ↓ EFECTO CORONA

R = Radio de la circunferencia que pasa por el centro de los conductores (cm) CONDICIONANTES PRINCIPALES DEL EFECTO CORONA 8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA

CLASIFICACIÓN DE LAS TORRES SEGÚN SU UBICACIÓN

 PUESTA A TIERRA REQUISITOS DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA • • • •

RESISTIR ESFUERZOS MECÁNICOS Y DE CORROSIÓN RESISTIR TÉRMICAMENTE LA CORRIENTE DE FALTA MÁS ELEVADA GARANTIZAR LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS PROTEGER DE DAÑOS A EQUIPOS Y GARANTIZAR LA FIABILIDAD DE LA LÍNEA

FRECUENTADAS: Situadas en lugares públicos con presencia de personas frecuente

CONSTITUCIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA ESTÁ FORMADO POR UNO O VARIOS ELECTRODOS ENTERRADOS EN EL SUELO Y POR LA LÍNEA DE TIERRA QUE CONECTA DICHOS ELECTRODOS A LOS ELEMENTOS QUE DEBAN ESTAR PUESTOS A TIERRA

ELECTRODOS • DEBEN GARANTIZAR UNA TENSIÓN DE CONTACTO DENTRO DE UNOS NIVELES ACEPTABLES • TIPOS: - ELECTRODOS HORIZONTALES (VARILLAS, BARRAS O CABLES ENTERRADOS) - PICAS DE TIERRA VERTICALES O INCLINADAS HINCADAS EN EL TERRENO (TUBOS, BARRAS U OTROS PERFILES) • SE DEBERÁ DETERMINAR EL MATERIAL, EL DISEÑO, LAS DIMENSIONES, EL NÚMERO Y LA COLOCACIÓN EN EL TERRENO

• Casco urbano y parques públicos • Zonas próximas a viviendas • Polígonos industriales • Etc.

NO FRECUENTADAS: Situadas en lugares que no son de acceso público o donde el acceso de personas es poco frecuente

• Bosques • Monte Bajo • Explotaciones ganaderas o agrícolas • Zonas alejadas de núcleos urbanos • Etc.

Implica que el valor óhmico de la puesta a tierra sea menor

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:

Valores admisibles de la tensión de contacto aplicada en función de la duración de la corriente de falta, según el Reglamento español

 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  PUESTA A TIERRA (V)

Uca = Tensión de contacto aplicada admisible (V) Ra = Resistencia adicional = Ra1 + Ra2 Ra1 = Es, p. ej., la Resistencia de calzado con suela aislante (Ω) Ra2 = Resistencia a tierra del punto de contacto con el terreno (Ω) ρs = Resistividad del suelo cerca de la superficie (Ω·m) IB = Corriente que fluye a través del cuerpo (A)

Esquema del circuito de contacto

HIPÓTESIS CONSIDERADAS PARA DETERMINAR LA CURVA: • La corriente circula entre las manos y los pies. • Sólo se considera la impedancia del cuerpo humano. • La impedancia del cuerpo humano tiene un 50% de probabilidad de que su valor sea ≤ al considerado. • La probabilidad de fibrilación ventricular es del 5%.

10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA AÉREA  PUESTA A TIERRA

Ejemplo de puesta a tierra para torre NO FRECUENTADA

Ejemplo de puesta a tierra para torre FRECUENTADA

VERIFICACIÓN DEL DISEÑO del sistema de puesta a tierra

11

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA SUBTERRÁNEA  CAPACIDAD DE TRANSPORTE

(A)

(MVA) Según Norma IEC 287 <> UNE 21144

Para calcular la intensidad máxima admisible en servicio continuo se tienen en cuenta los siguientes parámetros:

I = Intensidad máxima admisible en régimen

- Temperatura de operación de los conductores

permanente a plena carga (A)

- Pérdidas dieléctricas

R = Resistencia en corriente alterna a la temperatura

- Resistencia óhmica longitudinal de los componentes conductores

de servicio (Ω/km) λ1 = Factor de pérdidas en la pantalla

del cable - Resistencia térmica radial de los componentes no metálicos del

λ2 = Factor de pérdidas en la armadura Wd = Pérdidas dieléctricas en el aislamiento (mm)

cable - Resistencia térmica del medio que rodea al cable

T1 = Resistencia térmica conductor-pantalla (km/W)

- La temperatura ambiente que se adopta para los cálculos

T2 = Resistencia térmica pantalla-armadura (km/W) T3 = Resistencia térmica armadura-cubierta (km/W)

Factores independientes del cable que hacen disminuir la capacidad de transporte

• Presencia de otro circuito cercano • Aumento de profundidad • Aumento de temperatura ambiente

T4 = Resistencia térmica cubierta-terreno (km/W) ∆Ɵ = Incremento de temperatura (K)

12

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA SUBTERRÁNEA  INTENSIDAD MÁXIMA ADMISIBLE EN CORTOCIRCUITO Teniendo en cuenta los efectos del calentamiento adiabático según la norma UNE 21192 Icc = Intensidad de cortocircuito (A) t = Duración del cortocircuito (s) α = Coef. Temperatura de la resistencia eléctrica (1/K) K = Cte. dependiente del material conductor (A·s1/2/mm2) S = Sección transversal del conductor o pantalla (mm2) Ɵi = Temperatura inicial (ºC) Ɵf = Temperatura final (ºC) Ejemplo de Intensidades de cortocircuito admisibles en conductores de aluminio

13

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA SUBTERRÁNEA  IMPEDANCIAS

OPOSICIÓN AL PASO DE LA CORRIENTE

 Directa o inversa

 Homopolar

(μΩ/m)

 De Onda (μΩ/m) (Ω)

R = Resistencia por unidad de longitud del conductor a la temperatura de servicio (μΩ/m) Rs = Resistencia de la pantalla metálica a la

R = Resistencia por unidad de longitud del

temperatura de servicio (μΩ/m)

conductor a la temperatura de servicio (μΩ/m) λ1 = Relación de pérdidas en pantalla metálica y pérdidas en conductor (s) ω = Frecuencia angular del sistema (rad/s) s = Distancia entre ejes de dos cables (mm) dc = Diámetro del conductor (mm)

C = Capacidad electrostática del cable

ω = Frecuencia angular del sistema (rad/s)

(pF/m)

d' = Diámetro medio de la pantalla metálica

d' = Diámetro medio de la pantalla

(mm)

metálica (mm)

dc = Diámetro del conductor (mm)

dc = Diámetro del conductor (mm)

Hipótesis: - La corriente retorna sólo por las pantallas metálicas. - Las resistencias de las puestas a tierra son despreciables.

14

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA SUBTERRÁNEA  TENSIÓN INDUCIDA EN LAS PANTALLAS METÁLICAS  En servicio permanente (V/m)

SE LIMITAN POR MOTIVOS DE SEGURIDAD

 En cortocircuito trifásico (V/m)

I = Intensidad en régimen permanente a plena carga (A)

Icc = Intensidad de cortocircuito trifásico (A)



S = Distancia entre ejes de las fases (mm)

S = Distancia entre ejes de las fases (mm)

d = Diámetro medio de la pantalla metálica (mm)

d = Diámetro medio de la pantalla metálica (mm)

Hipótesis: - Cables dispuestos en triángulo. - Sistema de corrientes equilibrado.

15

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS Ejemplo de cálculo L/220 kV (Tensión inducida total < 9 kV)

ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÍNEA SUBTERRÁNEA  TENSIÓN INDUCIDA EN LAS PANTALLAS METÁLICAS  En cortocircuito monofásico

DEPENDE EL TIPO DE CONEXIONADO DE LAS PANTALLAS A TIERRA

Icc = Intensidad de cortocircuito monofásico (A) Rs = Resistencia del cable de tierra (μΩ/m) Rp = Resistencia de la pantalla (μΩ/m) Sfc = Distancia entre la fase más alejada y el cable de tierra (mm) Scp = Distancia entre el conductor y la pantalla (mm) d = diámetro medio de la pantalla metálica (mm) R = Radio geométrico del cable de tierra (0,75 · rc) rc = Radio del cable de tierra ω = frecuencia angular del sistema (rad/s)

Single-point (1 cable de tierra) (V/m)

Single-point (2 cables de tierra)

EN LAS CONEXIONES TIPO SINGLE-POINT ESTA TENSIÓN ES LA QUE LIMITA LA LONGITUD DEL TRAMO PARA NO SUPERAR LA TENSIÓN INDUCIDA MÁXIMA PERMITIDA

(V/m)

Cross-bonding

Se fijan valores máximos para funcionamiento normal (peligro de contacto de personas) o en cortocircuito (peligro de perforación de la cubierta del cable), normalmente definidos por la compañía eléctrica.

(V/m)

16

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  DISTANCIAS ELÉCTRICAS DE SEGURIDAD  Se consideran dos tipos de distancias eléctricas: • Del = distancia de aislamiento en el aire mínima especificada, para prevenir una descarga disruptiva entre conductores de fase y objetos a potencial de tierra en sobretensiones de frente lento o rápido. Puede ser tanto interna, cuando se consideran distancias del conductor a la estructura, como externa, cuando se considera una distancia del conductor a un obstáculo. • Dpp = distancia de aislamiento en el aire mínima especificada, para prevenir una descarga disruptiva entre conductores de fase durante sobretensiones de frente lento o rápido. • Dadd = distancia de aislamiento adicional que se suma a la distancia externa Del.  Del y Dpp están especificadas en el Reglamento en función de la tensión más elevada de la red (kV).

Distancias de aislamiento eléctrico para evitar descargas según el Reglamento español

Valores basados en un análisis de los valores usados comúnmente en Europa, los cuales han sido probados que son lo suficientemente seguros para el público en general 17

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  DISTANCIAS ELÉCTRICAS DE SEGURIDAD INTERNAS  ENTRE CONDUCTORES DE FASE

K = Coeficiente que depende de la oscilación de los conductores con el viento (ver tabla). K’ = Coeficiente que depende de la tensión nominal de la línea. K’=0,85 para líneas de 220 y 400 kV y K’=0,75 para el resto. F = Flecha máxima del conductor en metros. L = Longitud en metros de la cadena de suspensión. L=0 para amarre.

 ENTRE CONDUCTOR Y PARTES PUESTAS A TIERRA

Con un mínimo de 0,2 metros. 18

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  DISTANCIAS ELÉCTRICAS DE SEGURIDAD EXTERNAS  AL TERRENO Con un mínimo de 6 metros. Con un mínimo de 5 metros. (lugares de difícil acceso o conductor desviado por el viento)

 A OTRAS LÍNEAS ELÉCTRICAS O DE TELECOMUNICACIONES Entre los conductores de fase de ambas líneas.

Entre los conductores de fase de la línea eléctrica superior y el cable de tierra de la línea eléctrica inferior. Con un mínimo de 2 metros.

19

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  DISTANCIAS DE SEGURIDAD EXTERNAS  A CARRETERAS Y FERROCARRILES SIN ELECTRIFICAR

 A FERROCARRILES ELECTRIFICADOS Y TRANVÍAS Con un mínimo de 4 metros.

20

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  DISTANCIAS DE SEGURIDAD EXTERNAS  A RÍOS Y CANALES NAVEGABLES O FLOTABLES Líneas de 220 kV y 400 kV .

Resto de líneas

G = Gálibo (en el caso de que no exista se considerará 4,7 metros)

 A MASAS DE ARBOLADO (PASO POR ZONAS)

21

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  DISTANCIAS DE SEGURIDAD EXTERNAS  A EDIFICIOS, CONSTRUCCIONES Y ZONAS URBANAS (PASO POR ZONAS)

Con un mínimo de 5 metros. Construcción de edificios e instalaciones industriales. (se incrementa a ambos lados a la zona de servidumbre de vuelo) Con un mínimo de 6 metros. Puntos accesibles a personas. Con un mínimo de 4 metros. Puntos no accesibles a personas.

22

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR Y/O CABLE DE GUARDA El objetivo es prever las flechas y tensiones en todas las posibles condiciones de temperatura, viento y hielo: • Se determina la tensión mecánica de tendido en función de las características del vano (longitud y desnivel) y de las condiciones ambientales (temperatura). • Se determina la tensión mecánica máxima de los cables (hielo, viento) para realizar el diseño de las torres y obtener el coeficiente de seguridad. • Se obtienen las flechas en las diferentes hipótesis consideradas en el Reglamento para comprobar que se cumplen todas las distancias mínimas de seguridad (entre fases, al terreno, etc.). y  h

f  yh 

x2 a2 p  · 2·h 4 2 ·T

f 

CATENARIA Curva de equilibrio que adopta un hilo uniforme sometido a su propio peso

PARÁBOLA La curva se puede aproximar a una parábola para vanos y desniveles no muy grandes

x2 2·h

a2 · p 8 ·T

FLECHA Máxima distancia vertical entre la recta que une los puntos de sujeción del cable y la curva de equilibrio del hilo 23

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CONDICIONES INICIALES:  CÁLCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR Y/O CABLE DE GUARDA 

Es necesario fijar las condiciones de tendido para poder realizar el cálculo mecánico de la línea (cálculo de conductores, torres y cimentaciones).



Normalmente se parte de la tracción del EDS (Every Day Stress) que hace referencia a la tracción más habitual a la que se encuentra el conductor de una línea a lo largo de su vida útil.



La tracción máxima en el conductor y cables de guarda impone el tipo de apoyo que lo ha de soportar así como el tipo de cimentación.



La flecha máxima sin embargo impone la altura de la torre, con objeto de que la distancia al suelo y a los diferentes cruzamientos sea siempre superior a la que prescribe el reglamento.

Definición de las condiciones de tendido (EDS)

Cálculo mecánico de la línea

Tracción máxima de conductores

Flecha máxima

Árbol de cargas

Tipo de torre y cimentación necesaria

Altura de torre necesaria 24

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR Y/O CABLE DE GUARDA   a 2 · m12 t 22 · t 2  A ·  B · ( 2   1 )  t1   A · a 2 · m 22 2 t1  

t1 = tensión inicial del cable

(daN/mm2)

θ1 = temperatura inicial (ºC) m1 = coeficiente de sobrecarga en el estado inicial

ECUACIÓN DE CAMBIO DE CONDICIONES

SE APLICA PARA CALCULAR LA TRACCIÓN EN CONDICIONES DE SOBRECARGA Y TEMPERATURA DIFERENTES AL ESTADO INICIAL m1 (daN/m)

a (m)

m2 (daN/m)

t2 = tensión final del cable (daN/mm2)

Ө1 (ºC)

Ө 2 (ºC)

θ2 = temperatura final (ºC)

t1 (daN)

t2 (daN)

m2 = coeficiente de sobrecarga en el estado final E= Módulo de elasticidad

(daN/mm2)

ESTADO INICIAL

ESTADO FINAL H

α = coeficiente de dilatación lineal (ºC-1) a = vano de cálculo = vano regulador (m) V

mi 25

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR Y/O CABLE DE GUARDA DATOS DEL CONDUCTOR

DATOS DEL CABLE DE TIERRA

Denominación Sección (mm2) Peso (daN/m) Diámetro (mm) Módulo de elasticidad (daN/mm2) Coeficiente de dilatación (ºC)‐1 Carga de rotura nominal (daN)

GULL 381,54 1,256 25,38 7014 0,0000196 10399

Denominación Sección (mm2) Peso (daN/m) Diámetro (mm) Módulo de elasticidad (daN/mm2) Coeficiente de dilatación (ºC)‐1 Carga de rotura nominal (daN)

DATOS DE PARTIDA

DATOS DE PARTIDA

Vano de cálculo (m) Vano regulador (m) Temperatura inicial (ºC) Resultante inicial (daN/m) Tensión inicial (daN) Zona

344,6 344,6 15 1,256 2184 B

Tracción max. (Viento 140 km/h) Tracción max. (Hielo según zona) Tracción max. (Hielo + Viento 60 km/h) Flecha max. (Viento 120 km/h) Flecha max. (Temperatura) Flecha max. (Hielo) E.D.S.

Vano de cálculo (m) Vano regulador (m) Temperatura inicial (ºC) Resultante inicial (daN/m) Tensión inicial (daN) Zona

ESTADO INICIAL

RESULTADOS DE CÁLCULO

HIPÓTESIS

AWG‐7/8 58,5 0,383 9,78 15863 0,000013 7088

344,6 344,6 15 0,383 921 B

RESULTADOS DE CÁLCULO

TEMPER. (ºC)

RESULT. (daN/m)

TENSIÓN (daN)

FLECHA (m)

FATIGA (daN/mm2)

COEFICIENTE DE SEGURIDAD

PARÁMETRO

‐10

2,135

3650

8,69

9,57

2,85

1709

‐15

2,162

3760

8,54

9,85

2,77

1739

‐15

2,240

3853

8,64

10,10

2,70

1720

15

1,785

2883

9,20

7,56

3,61

1615

85

1,256

1665

11,21

4,36

6,25

1326

0

2,162

3538

9,08

9,27

2,94

1636

15

1,256

2184

8,54

5,72

4,76

1739

HIPÓTESIS

Tracción max. (Viento 140 km/h) Tracción max. (Hielo según zona) Tracción max. (Hielo + Viento 60 km/h) Flecha max. (Viento 120 km/h) Flecha max. (Temperatura) Flecha max. (Hielo) E.D.S.

TEMPER. (ºC)

RESULT. (daN/m)

TENSIÓN (daN)

FLECHA (m)

FATIGA (daN/mm2)

COEFICIENTE DE SEGURIDAD

PARÁMETRO

‐10

0,886

1691

7,78

28,90

4,19

1909

‐15

0,946

1783

7,88

30,48

3,98

1886

‐15

1,029

1875

8,15

32,04

3,78

1822

15

0,701

1356

7,68

23,17

5,23

1935

85

0,383

691

8,22

11,82

10,25

1807

0

0,946

1712

8,21

29,26

4,14

1810

15

0,383

921

6,17

15,75

7,69

2408

TENSIÓN Y FLECHA EN ESTADO FINAL

26

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR Y/O CABLE DE GUARDA

ESTADO INICIAL

TABLA DE TENDIDO Se determinan las tensiones y las flechas para cada vano a diferentes temperaturas

27

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE HERRAJES Y AISLADORES  Los herrajes y aisladores están sometidos a tensión mecánica por los conductores y los cables de tierra, por lo que deberán cumplir un coeficiente de seguridad mecánica (no inferior a 3 según el reglamento español).  La carga de rotura de la cadena de herrajes estará definida por el elemento limitante de todos los elementos que la componen (grillete, rótula, yugo, etc.), y deberá ser acorde con la carga de rotura de los aisladores, ya que están sometidos a los mismos esfuerzos mecánicos.  La tensión mecánica máxima a la que están sometidos tanto los herrajes como los aisladores dependerá del conductor, del número de conductores por fase y del tipo de cadena (suspensión o amarre).  La resistencia mecánica de los aisladores correspondiente a una cadena múltiple puede tomarse igual al producto del número de cadenas que la formen por la resistencia de cada cadena simple siempre que, tanto en estado normal como con alguna cadena rota, la carga se reparta por igual entre todas las cadenas intactas. . .

ó

á

á

. .

ó

á á

28

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE LA TORRE En la selección de las torres a emplear en una línea eléctrica se deben considerar dos aspectos: • ALTURA de las torres para garantizar las distancias mínimas de seguridad. • ESFUERZOS a los que van a ser sometidas conforme a las hipótesis reglamentarias para garantizar los coeficientes de seguridad correspondientes. DATOS DE PARTIDA CONDUCTOR Y CABLE DE TIERRA (peso, diámetro, tense máximo, etc.) VANO DE VIENTO VANO DE PESO ÁNGULO DE DEFLEXIÓN ZONA REGLAMENTARIA

ÁRBOL DE CARGAS APLICADO CÁLCULO DE ESFUERZOS V, T, L EN TODAS LAS HIPÓTESIS REGLAMENTARIAS

+

COEFICIENTE DE SEGURIDAD C.S. RESULTANTE > C.S. EXIGIDO

ÁRBOL DE CARGAS DE DISEÑO SE OBTIENE DEL CATÁLOGO DEL FABRICANTE

V: Peso propio/Sobrecarga hielo T: Resultante ángulo/Viento L: Desequilibrio tracciones/Rotura

29

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE LA TORRE

COEF. SEG. EXIGIDO

COEF. SEG. RESULTANTE

ESFUERZOS DISEÑO

ÁRBOL DE CARGAS DE DISEÑO DEL FABRICANTE

ESFUERZOS CALCULADOS

DATOS DE PARTIDA

ESFUERZOS MÁXIMOS QUE PUEDE SOPORTAR LA TORRE PARA CUMPLIR CON LOS COEFICIENTES DE SEGURIDAD REGLAMENTARIOS

30

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE LAS CIMENTACIONES • Para cimentaciones FRACCIONADAS se utiliza el método del cono de arranque de tierras: COMPROBACIÓN AL ARRANQUE

COMPROBACIÓN A COMPRESIÓN

DATOS DE PARTIDA GEOMETRÍA DE LA CIMENTACIÓN DENSIDAD DEL HORMIGÓN (daN/m3) ÁNGULO DE ARRANQUE DEL TALUD (º) DENSIDAD DEL TERRENO (daN/m3) COMPRESIÓN ADMISIBLE DEL TERRENO (daN/m2) • TRACCIÓN MÁXIMA EN LA BASE (daN) • COMPRESIÓN MÁXIMA EN LA BASE (daN) • • • • •

Esfuerzo de compresión

Esfuerzo de tracción

31

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE LAS CIMENTACIONES CALCULO DE CIMENTACION POR PATAS INDEPENDIENTES TORRE :

APOYO A-2

SECCION: CUADRADA

DATOS DE LA FUNDACION : 1,2 0,65 1,5 0 0,3 0 0

mts. mts. mts. mts. mts. mts. mts.

Hipótesis de Viento: COMPRESION: TRACCION:

h4 h3

ANGULO ARRANQUE: PESO ESPECIFICO: COMPRESION MAX.:

30 grados. 1.750 Kg/m3. 2,5 Kg/cm².

H

c

16.251 Kg 11.721 Kg

DATOS DEL TERRENO :

b

h

DATOS DEL HORMIGON: h1

a: b: H: h: h1: h3: h4:

DATOS DE LA TORRE :

a

PESO ESPECIFICO:

2.200 Kg/m3.

RESULTADOS: VOLUMEN DE TIERRAS ARRANCADAS: VOLUMEN DE HORMIGON EMPLEADO: VOLUMEN DE EXCAVACION: PESO OPUESTO A ARRANCAMIENTO: COMPRESION EN EL TERRENO:

8,05 1,07 1,07 16.435 1,48

m3. m3. m3. Kg. Kg/cm².

COEF. SEGURIDAD TRACCION: COEF. SEGURIDAD COMPRESION:

1,402 < 1,5 1,693 > 1

NO CUMPLE COEFICIENTE DE SEGURIDAD REGLAMENTARIO 32

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE LAS CIMENTACIONES • Para cimentaciones MONOBLOQUE se utiliza el método de Sulzberger: DATOS DE PARTIDA • • • • • •

GEOMETRÍA DE LA CIMENTACIÓN (m) ÁNGULO MÁXIMO DE GIRO DEL MACIZO (º) COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD DEL TERRENO (daN/m3) ESFUERZOS SOBRE LA TORRE (daN) ALTURA DE LOS ESFUERZOS (m) PESO DE TORRE+CABLES+MACIZO (daN)

CONDICIÓN DE ESTABILIDAD

33

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE LAS CIMENTACIONES

MOMENTO AL VUELCO < MOMENTO RESISTENTE (M1+M2) 34

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS ESTUDIOS ELECTROMECÁNICOS:  CÁLCULO MECÁNICO DE TRACCIÓN DE TENDIDO DE CABLES SUBTERRÁNEOS  El tendido de los cables de potencia consiste en desplegar los mismos a lo largo de la línea, pasándolos por los rodillos o tubos situados en la canalización.  Se debe realizar un estudio de las tracciones necesarias para efectuar el tendido, teniendo en cuenta la longitud de la conducción, el peso del cable, el número y radio de las curvas el trazado y el rozamiento.  No se debe sobrepasar la tracción de tendido máxima que viene especificada por el fabricante.  Para disminuir el rozamiento, y por tanto el esfuerzo de tiro, se utilizan grasas en la cubierta exterior del cable antes de introducirlo en el tubo.  No se debe someter al cable a esfuerzos de flexión que pueden provocar su deformación permanente, con formación de oquedades en el aislamiento y la rotura o pérdida de sección en las pantallas.

35

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS FAJA DE SEGURIDAD: La FAJA DE SEGURIDAD se define como la franja de terreno bajo la línea que comprende la servidumbre de vuelo y la zona de seguridad. Delimita las superficies de afección que se incluyen en el documento RBD. El ancho de la faja de seguridad de una línea de transmisión queda determinado por lo establecido en el Artículo 5.12 del RD 223/2008 “Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas eléctricas de alta tensión y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-LAT 01 a 09”, del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio; y por lo establecido en el Artículo 57.2 TÍTULO IX de la LSE 24/2013 “Ley del Sector Eléctrico”, de la Jefatura del Estado. 

Artículo 5.12. Paso por zonas. RD 223/2008 «En general, para las líneas eléctricas aéreas con conductores desnudos se define la zona de servidumbre de vuelo como la franja de terreno definida por la proyección sobre el suelo de los conductores extremos, considerados éstos y sus cadenas de aisladores en las condiciones más desfavorables. Las condiciones más desfavorables son considerar los conductores y sus cadenas de aisladores en su posición de máxima desviación, es decir, sometidos a la acción de su peso propio y a una sobrecarga de viento, para una velocidad de viento de 120 km/h para una temperatura de +15ºC»



Artículo 57.2. Servidumbre de paso. LSE 24/2013 «La servidumbre de paso aéreo comprende, además del vuelo sobre el predio sirviente, el establecimiento de postes, torres o apoyos fijos para la sustentación de cables conductores de energía, todo ello incrementado en las distancias de seguridad que reglamentariamente se establezcan» 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS FAJA DE SEGURIDAD: En la figura se observan a modo de ejemplo las distancias que se deben considerar para definir el ancho de la faja de seguridad de una línea, de acuerdo al tipo de estructura a utilizar.

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS FAJA DE SEGURIDAD: 

La distancia A es la distancia de seguridad a Edificaciones, construcciones y zonas urbanas definida en el Art. 5.12.2 del RD 223/2008:

 Art. 5.2 Distancias de aislamiento eléctrico para evitar descargas del RD 223/2008 «Del es la distancia que previene descargas eléctricas entre partes en tensión y objetos a potencial de tierra, en condiciones de funcionamiento normal de la red» Dicha distancia queda definida en función del nivel de tensión más elevada de la red (kV).

Del en función del nivel de tensión más elevada

3


La distancia B es la distancia definida por la proyección sobre el suelo de los conductores extremos, desviados éstos y sus cadenas de aisladores en las condiciones más desfavorables: Pv β

Resultante

Pp Pv: presión de viento sobre el conductor en función de la velocidad del viento y del diámetro (daN/m).

SECCIÓN TIPO

Pp: peso propio del conductor (daN/m). β: ángulo de desvío del conductor.

PLANTA TIPO 4


La distancia C es la distancia horizontal de separación entre el centro de la estructura y el conductor más alejado. Dependerá de la geometría de cada estructura (largo de cruceta).

Capa 220 kV Tresbolillo 220 kV

Doble bandera 220 kV

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS FAJA DE SEGURIDAD:

Faja de seguridad línea doble circuito a 400 kV 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS FAJA DE SEGURIDAD:

Faja de seguridad de una línea simple circuito a 220 kV 7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CAMINOS DE ACCESO: Los CAMINOS DE ACCESO son infraestructuras de acceso a las torres para el paso de la maquinaria durante la fase de construcción de la línea, y para el paso de los vehículos durante el mantenimiento a lo largo de la vida útil de la línea. A continuación se exponen los criterios técnicos seguidos en la elección y trazado de acceso a las torres.  DEFINICIÓN DE ACCESO 

Los accesos se realizan aprovechando al máximo la red de caminos existentes.



En algunos casos es necesario abrir caminos de nueva construcción con una anchura de 4 metros para permitir el paso de los camiones que trasladan los materiales y especialmente el hormigón.



Es necesario llegar hasta la base de la torre para acopiar maquinaria y materiales precisos, así como permitir que llegue el personal encargado de montarlo e izarlo. Posteriormente, deben permitir la llegada del personal de mantenimiento en vehículo todo terreno.



El acceso a una torre se define como el recorrido seguido por la maquinaria o vehículos necesarios para el transporte, cimentación, izado, tendido de cables y mantenimiento de una torre.



Se considerará como inicio del acceso el punto en el que se abandona una vía interurbana de cualquier orden o una vía urbana por Administración Local.

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CAMINOS DE ACCESO:  DIVISIÓN DE UN ACCESO EN TRAMOS En función del estado de conservación del acceso y su aptitud para soportar el tránsito de la maquinaria requerida en las operaciones anteriormente citadas, se establecen la siguiente clasificación dentro de un mismo acceso: 1. Nuevo a construir: caminos cuya creación es necesaria para el acceso a la torre. Su justificación se basa principalmente en condicionantes topográficos, geológicos-geotécnicos y de control de erosión. 2. Camino existente en buen estado: caminos ya construidos, de distinta titularidad, cuya capacidad es óptima para soportar el tráfico exigido. No requieren actuaciones de acondicionamiento de los mismos. 3. Campo a través: caminos abiertos en la maleza despejados para el acceso puntual, empleándose generalmente para la aproximación final al emplazamiento de la torre. 4. Camino existente a acondicionar: caminos ya construidos, de distinta titularidad, cuyo trazado es adecuado para acceder a la torre pero que necesitan diversas actuaciones para obtener su plena funcionalidad, como refuerzos de firme, aumento de anchura o conformación de drenajes. 5. Tramo con actuación: cuando existe la necesidad de actuar sobre cualquier tipo de construcción, como muro, pozo, verja, acequias, conducciones subterráneas, etc. 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CAMINOS DE ACCESO:  CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS SEGÚN EL TIPO DE TRAMO En función de las definiciones anteriormente expuestas y el tipo de vehículos que van a transitar por los accesos, se definen las siguientes características geométricas para los mismos:

Estas características son comprobadas para los tipos 2 y 4, y aplicadas en el diseño de los tipos 1,3 y 5

Generalmente, para cada torre es posible definir varias alternativas geométricas perfectamente válidas ajustadas a los criterios técnicos anteriormente expuestos. La elección no debe basarse exclusivamente en criterios de tipo económico, sino que deben tenerse en cuenta criterios ambientales.

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CAMINOS DE ACCESO:  CRITERIOS AMBIENTALES PARA LA ELECCIÓN O DISEÑO DE TRAMOS DE ACCESO Con carácter general, los criterios a seguir son:



- Utilizar al máximo la red de caminos existentes (tipos 2 y 4). - Reducir al máximo la longitud de los nuevos caminos a construir (tipo 1) y tramos con actuación (tipo 5). 

Para la protección de atmósfera, suelo e hidrología: - Mantener en lo posible la curva de nivel en zonas de topografía suave. - Evitar las zonas con pendientes acusadas. - Discurrir por la parte más alta posible en laderas. - Reducir los movimientos de tierra (ajustar desmontes evitando perfiles transversales muy acusados). - Seguir líneas de arado en campos de labor y evitar la intercepción directa de cursos de agua.



Para la protección de flora y fauna: - Reducir el recorrido por bosques y masas arbóreas. - Minimizar el trazado por zonas sensibles o biotipos singulares. - Evitar afección a matorrales especialmente sensibles o singulares. - Evitar el vado de cursos de agua permanentes y zonas encharcadas. - Ajustar el calendario de los trabajos a los períodos de menor sensibilidad de la fauna, evitando especialmente las épocas de cría. 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CAMINOS DE ACCESO:  CRITERIOS AMBIENTALES PARA LA ELECCIÓN O DISEÑO DE TRAMOS DE ACCESO 

Para la protección del medio socioeconómico: - En campos de labor, efectuar el tránsito por los linderos. - Evitar la injerencia con otras obras, prestando especial cuidado a las conducciones subterráneas. - Reducir el tránsito por Espacios Naturales Protegidos y de la Red Natura 2000. - Garantizar la mínima afección a Hábitats protegidos. - Minimizar los movimientos de tierras en terrenos catalogados como BIC (Bienes de Interés Cultural), especialmente en zonas paleontológicas o arqueológicas. LOS CAMINOS DE ACCESO MÁS ADECUADOS SE DISEÑARÁN DE MANERA QUE PRODUZCAN EL MENOR IMPACTO POSIBLE SOBRE EL MEDIO AMBIENTE, TENIENDO EN CUENTA RIGUROSAMENTE CADA UNO DE LOS ASPECTOS ANTERIORMENTE SEÑALADOS LOS CAMINOS DE ACCESO SE MANTENDRÁN LIBRES DE VEGETACIÓN Y SE CONSERVARÁN EN BUEN ESTADO EVITANDO Y CORRIGIENDO LA EROSIÓN NATURAL DEL TERRENO OCASIONADA POR LA LLUVIA Y ELIMINANDO POSIBLES DESPRENDIMIENTOS DE ROCAS.

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS CAMINOS DE ACCESO:  EJEMPLO DE PLANO SOBRE CATASTRO 

Un mismo camino de acceso puede contener diferentes tipos de tramo.



En los planos se identifican los tramos mediante un sombreado diferente.



La representación de los caminos de acceso sobre catastro está incluida en el documento RBD 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD: Se trata de una RELACIÓN DE BIENES Y DERECHOS que recoge las afecciones originadas por la servidumbre de paso de una línea eléctrica, con el objeto de declararla de utilidad pública y establecer compensaciones para propietarios y, en su caso, iniciar trámites de expropiación forzosa. Cada país tiene su legislación, en España el marco legal es el siguiente:



 Ley 24/2013, de 26 de diciembre, del Sector Eléctrico: 

Artículo 54. Utilidad pública. «Se declaran de utilidad pública las instalaciones eléctricas de generación, transporte y distribución de energía eléctrica, a los efectos de expropiación forzosa de los bienes y derechos necesarios para su establecimiento y de la imposición y ejercicio de la servidumbre de paso» «Dicha declaración de utilidad pública se extiende a los efectos de la expropiación forzosa de instalaciones eléctricas y de sus emplazamientos cuando por razones de eficiencia energética, tecnológicas, o medioambientales sea oportuna su sustitución por nuevas instalaciones o la realización de modificaciones sustanciales en las mismas»



Artículo 55. Solicitud de declaración de utilidad pública. «Para el reconocimiento en concreto de la utilidad pública de las instalaciones de generación, transporte y distribución de energía eléctrica, es necesario incluir en el proyecto de ejecución de la instalación una relación concreta e individualizada de los bienes o derechos que el solicitante considere de necesaria expropiación»

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD: 

Artículo 56. Efectos de la declaración de utilidad pública. «La declaración de utilidad pública llevará implícita en todo caso la necesidad de ocupación de los bienes o de adquisición de los derechos afectados e implicará la urgente ocupación a los efectos del artículo 52 de la Ley de 16 de diciembre de 1954, de Expropiación Forzosa.»



Artículo 57. Servidumbre de paso. «La servidumbre de paso aéreo comprende, además del vuelo sobre el predio sirviente, el establecimiento de postes, torres o apoyos fijos para la sustentación de cables conductores de energía, todo ello incrementado en las distancias de seguridad que reglamentariamente se establezcan» «La servidumbre de paso subterráneo comprende la ocupación del subsuelo por los cables conductores, a la profundidad y con las demás características que señale la legislación urbanística aplicable, todo ello incrementado en las distancias de seguridad que reglamentariamente se establezcan» «Una y otra forma de servidumbre comprenderán igualmente el derecho de paso o acceso y la ocupación temporal de terrenos u otros bienes necesarios para construcción, vigilancia, conservación, reparación de las correspondientes instalaciones, así como la tala de arbolado, si fuera necesario»

NUEVA LÍNEA O MODIFICACIÓN DE UNA EXISTENTE

SERVIDUMBRE DE PASO

RELACIÓN DE BIENES Y DERECHOS (RBD)

DECLARACIÓN DE UTILIDAD PÚBLICA

POSIBILIDAD DE EXPROPIACIÓN FORZOSA

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA AÉREA: En virtud de lo dispuesto en Ley 24/2013 del Sector Eléctrico (LSE) la servidumbre aérea de paso aéreo de energía eléctrica tendrá la consideración de servidumbre legal y comprenderá las siguientes afecciones: 

El vuelo sobre el predio sirviente (servidumbre de vuelo): consistente en el paso aéreo de los cables conductores sobre los terrenos afectados, definiéndose la misma como la proyección sobre el terreno de los conductores extremos en las condiciones más desfavorables, habiéndose tomado esas condiciones como viento de 120 km/h a 15ºC de temperatura.



El establecimiento de postes, torres o apoyos fijos para la sustentación de cables conductores de energía: consistente en la ocupación de la superficie de terreno por los apoyos de sustentación de la línea y su correspondiente anillo circular subterráneo de puesta a tierra.

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA AÉREA: 

El derecho de paso o acceso para atender al establecimiento, vigilancia, conservación, reparación de la línea eléctrica y corte de arbolado, si fuera necesario: consistente en la concreción del derecho de paso de personas y vehículos sobre aquellas fincas cuya afección resulta necesaria al objeto de posibilitar el acceso a los apoyos, tanto para la construcción, como para la vigilancia, conservación y reparación de la instalación eléctrica proyectada (caminos de acceso).



La ocupación temporal de los terrenos u otros bienes, en su caso, necesarios para la construcción, vigilancia, conservación y reparación de las instalaciones.



Zona de seguridad entre los conductores de la línea y edificaciones: es la zona de protección de la línea, definida a partir del límite de la zona de servidumbre de vuelo, a ambos lados de cada proyección, con la distancia de seguridad establecida en el Reglamento.

Ocupación temporal

Camino de acceso

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA AÉREA: 

Tala de arbolado: es el la representación gráfica en la planta del área de talado que se va hacer en una línea eléctrica. Se pueden diferenciar dos tipos: - Vegetación compatible. - Vegetación No compatible.



La vegetación compatible: solo se podrá talar en los casos en los que sea estrictamente necesario, en este caso se tendrá en cuenta para su diseño las distancias explosivas correspondientes.

Vegetación compatible 5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA AÉREA:

•

La vegetación No compatible: es la que se debe talar en todas las zonas donde aparezca dentro de la calle de seguridad independientemente de que cumpla o no con la distancia de seguridad. Cuando se estime que el arbolado nunca llegara a los conductores, como por ejemplo valles, no se talará. Calle de Seguridad: Franja de terreno bajo línea que comprende la servidumbre de vuelo y la zona de seguridad.

Vegetación No compatible 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA AÉREA: Las superficies descritas anteriormente se representan en un plano de traza sobre el catastro, que contiene la delimitación de parcelas así como las referencias catastrales correspondientes.

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA AÉREA: En el documento RBD, además de incluir los planos de afecciones, se incluye una tabla donde aparece el listado parcelas afectadas junto con su propietario correspondiente, así como la cuantificación de las diferentes superficies.

Parcela Proyecto

Propietario

Referencia Catastral

Polígono Parcela

Servidumbre Vuelo (m2)

Apoyos

1 2 3

Nombre y apellidos Nombre y apellidos Nombre y apellidos

38001A00400058 38001A00400059 38001A00400057

4 4 4

58 59 57

2.522 2.256 412

T‐1 ‐ T‐2

43

Nombre y apellidos

1683003CS3018S

‐

‐

‐

‐

166

Nombre y apellidos

Sin Referencia Catastral

‐

‐

203

‐

Sup. Apoyos y Ocupación Acceso al Servidumbre Naturaleza del anillo de tierra Temporal Apoyo de paso (m2) Terreno 2 2 (m ) (m ) 171 1.712 T‐1 906 Pastos, arbolado ‐ 263 ‐ ‐ Pastos 69 773 T‐2 75 Pastos Urbano (Suelo sin ‐ 465 T‐2 113 edificar, obras de urbanización y Vía de comunicación ‐ 99 T‐2 54 de dominio público

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA SUBTERRÁNEA: En virtud de lo dispuesto en Ley 24/2013 del Sector Eléctrico (LSE) la servidumbre subterránea de paso aéreo de energía eléctrica tendrá la consideración de servidumbre legal y comprenderá las siguientes afecciones: 

Servidumbre permanente de zanjas: consistente en la franja de terreno correspondiente con la anchura de la zanja por donde discurrirán los cables más una distancia de seguridad a cada lado de una anchura igual a la mitad de la anchura de la zanja.



Servidumbre permanente de perforaciones: consistente en la franja de terreno comprendida entre los tubos extremos de las perforaciones más una distancia de seguridad de 0,5 metros a cada lado.

Líneas de simple circuito

Líneas de doble circuito

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA SUBTERRÁNEA: 

Servidumbre permanente de cámaras de empalme y arquetas de telecomunicaciones: viene definida por su superficie de ocupación.



Ocupación temporal: consistente en una franja de terreno de una anchura de 3 metros a cada lado de la ocupación permanente, si bien podrá ampliarse en función de las necesidades constructivas.



Ocupación temporal de cámaras de empalme: viene definida por una franja de terreno de 3 metros de ancho alrededor de su ocupación permanente, si bien podrá ampliarse o reducirse en función de las necesidades constructivas.



Ocupación temporal de perforaciones: se definirá la necesaria para la ubicación de la maquinaria en el inicio y final de cada perforación.

10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA SUBTERRÁNEA: Las superficies descritas anteriormente se representan en un plano de traza sobre el catastro, que contiene la delimitación de parcelas así como las referencias catastrales correspondientes.

11

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS RBD:  LÍNEA SUBTERRÁNEA: En el documento RBD, además de incluir los planos de afecciones, se incluye una tabla donde aparece el listado parcelas afectadas junto con su propietario correspondiente, así como la cuantificación de las diferentes superficies.

Parcela Proyecto

Propietario

Referencia Catastral

Cámara Sup. Camara Empalme Servidumbre Empalme Arqueta Polígono Parcela Subterránea Arqueta Telecomu Telecomunica (m2) nicaciones ciones (m2)

Ocupación Temporal (m2)

Acceso

Servidumbre de paso (m2)

1 3

Nombre y apellidos Nombre y apellidos

38001A00400058 38001A00400057

4 4

58 57

96 14

‐ ‐

‐ ‐

184 ‐

‐ ‐

‐ ‐

43

Nombre y apellidos

1683003CS3018S

‐

‐

48

‐

‐

281

‐

‐

166

Nombre y apellidos

Sin Referencia Catastral

‐

‐

6.277

CE‐01, CE‐ 02, CE‐03, CE‐04, CE‐ 05

320

27.478

‐

‐

194 195

Nombre y apellidos Nombre y apellidos

38001A00300070 38001A00300088

3 3

70 88

‐ ‐

‐ ‐

‐ ‐

553 150

‐ ‐

‐ ‐

Naturaleza del terreno

Pastos Pastos Urbano (Suelo sin edificar, obras de urbanización y Vía de comunicación de dominio público (C/ Melilla, C/ Extremadura, C/ Galicia, C/ Islas Improductivo, Pastos Improductivo, Pastos

12

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DOCUMENTACIÓN PARA LEGALIZACIÓN Y PERMISOS: Se trata de la DOCUMENTACIÓN NECESARIA que se debe realizar para poder legalizar la puesta en servicio de la instalación eléctrica objeto del proyecto. En España el marco normativo con carácter nacional contiene principalmente las siguientes normas:  Ley 24/2013, de 26 de diciembre: del Sector Eléctrico. (Jefatura del Estado)  RD 1955/2000, de 1 de diciembre: por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica. (Ministerio de Economía)  RD 223/2008, de 15 de febrero: por el que se aprueban el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas eléctricas de alta tensión y sus instrucciones técnicas complementarias ITCLAT 01 a 09. (Ministerio de Industria, Turismo y Comercio)  RD 1/2008, de 11 de enero: por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de proyectos. (Ministerio de Medio Ambiente)  RD 105/2008, de 1 de febrero: por el que se regula la producción y gestión de los residuos de construcción y demolición. (Ministerio de la Presidencia)  RD 1627/1997, de 24 de octubre: por el que se establecen disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras de construcción. (Ministerio de la Presidencia)

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DOCUMENTACIÓN PARA LEGALIZACIÓN Y PERMISOS: Las dos normas fundamentales son:  RD 1955/2000, de 1 de diciembre, del Ministerio de Economía Establece el régimen jurídico aplicable a las actividades de transporte, distribución, comercialización y suministro de energía eléctrica y las relaciones entre los distintos sujetos que la desarrollan (operador, transportista, distribuidores, consumidores, etc.). Expone las medidas necesarias encaminadas a garantizar el servicio eléctrico a todos los consumidores finales.  RD 223/2008, de 15 de febrero, del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio El Reglamento de Líneas de Alta Tensión establece las condiciones técnicas y garantías de seguridad a las que han de someterse las líneas eléctricas de alta tensión, a fin de proteger las personas y la integridad y funcionalidad de los bienes que pueden ser afectados por las mismas, conseguir la necesaria regularidad en los suministros de energía eléctrica, establecer la normalización precisa para reducir la extensa tipificación que existe en la fabricación de material eléctrico, y facilitar desde la fase de proyecto de las líneas su adaptación a los futuros aumentos de carga racionalmente previsibles. RD 1955/2000 + RD 223/2008

ESTABLECEN BASES PARA INTEGRACIÓN DE NUEVOS ELEMENTOS ACTIVOS EN EL SISTEMA GARANTIZAN Y REGULARIZAN EL SERVICIO ELÉCTRICO A LOS CONSUMIDORES

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DOCUMENTACIÓN PARA LEGALIZACIÓN Y PERMISOS: La documentación necesaria que hay que presentar para poder obtener la Autorización Administrativa ante el órgano competente de la Administración es:  PROYECTO DE EJECUCIÓN 

Tiene por finalidad la tramitación de la correspondiente autorización por parte del órgano competente de la Administración y sirve como documento básico para la realización de la obra.



Debe estar suscrito por un técnico titulado competente y visado por el colegio oficial correspondiente.



Contiene generalmente los siguientes documentos:  Memoria: contendrá la justificación de la necesidad de la línea, la descripción del trazado incluyendo provincias y términos municipales, la descripción de la línea con las características generales y de los elementos a utilizar y la relación de cruzamientos y/o paralelismos con los datos necesarios para su localización e identificación del propietario, entidad u órgano afectado.  Cálculos: contendrá los cálculos electromecánicos que justifiquen que el conjunto de la línea y sus elementos cumplen los requisitos reglamentarios establecidos en la ITC correspondiente.

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DOCUMENTACIÓN PARA LEGALIZACIÓN Y PERMISOS:  Planos: contendrá el plano de situación, el plano de emplazamiento, el plano de perfil longitudinal y planta y los planos de los diferentes elementos que componen la línea (torre, cimentación, aisladores, herrajes, tomas de tierra, zanjas, cámaras de empalme, conexionado de pantallas, etc.)  Presupuesto: contendrá el resumen del presupuesto de las partidas principales, en el que se indicarán las mediciones y los precios unitarios de los diferentes elementos que componen la instalación y el importe total de la misma.  RBD: contendrá la relación de bienes y derechos afectados por la línea a efectos de la declaración de utilidad pública y posibles expropiaciones forzosas.  Pliego de Condiciones Técnicas: contendrá la información necesaria para definir los materiales, aparatos, equipos y especificaciones para el correcto montaje.  Estudio de Seguridad y Salud: contendrá las medidas de seguridad que deben adoptarse en los trabajos de construcción a realizar en la ejecución de la línea y cumplirá con los requisitos establecidos por la reglamentación aplicable en materia de prevención de riesgos laborales.  Estudio de Gestión de Residuos: contendrá las medidas y criterios a seguir para reducir al máximo la cantidad de residuos generados en la construcción de la línea, segregarlos y almacenarlos correctamente y proceder a la gestión más adecuada para cada uno de ellos. 4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DOCUMENTACIÓN PARA LEGALIZACIÓN Y PERMISOS:  SEPARATAS 

Tienen por finalidad informar a los Ayuntamientos, Organismos o Servicios afectados por la línea, pudiendo realizar las alegaciones que consideren oportunas.



Debe estar suscrito por un técnico titulado competente y visado por el colegio oficial correspondiente



Contiene generalmente los siguientes documentos:  Memoria: contendrá la justificación de la necesidad de la línea, la descripción del trazado incluyendo provincias y términos municipales, la descripción de la línea con las características generales y de los elementos a utilizar y la relación de cruzamientos y/o paralelismos con los datos necesarios para su localización e identificación del propietario, entidad u órgano afectado.  Planos: contendrá el plano de situación, el plano de emplazamiento y el plano de perfil longitudinal y planta del tramo correspondiente al término municipal o cruzamiento/paralelismo afectado por la línea, pudiéndose también añadir otros planos que se consideren oportunos para informar de los elementos de la línea.  Presupuesto: contendrá el presupuesto parcial correspondiente a cada ayuntamiento, organismo o servicio afectado por la línea. 5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS DOCUMENTACIÓN PARA LEGALIZACIÓN Y PERMISOS:  EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) 

Tienen por finalidad identificar, prevenir e interpretar los impactos ambientales que producirá el proyecto en su entorno en caso de ser ejecutado, todo ello con el fin de que la administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo.



Se concluye con la emisión de la Declaración de Impacto Ambiental (DIA) por parte del órgano ambiental, que establecerá las medidas ambientales a tener en cuenta en la ejecución del proyecto.



Se desarrolla a través del Estudio de Impacto Ambiental cuyo contenido principal es:  Descripción y análisis del proyecto y sus acciones.  Determinación de las alternativas de trazado teniendo en cuenta condicionantes técnicos y ambientales, y elección de la alternativa con menor impacto.  Inventario ambiental de la alternativa elegida.  Identificación y valoración de impactos.  Propuesta de medidas correctoras y protectoras.  Síntesis. 6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS FASES DE LA DOCUMENTACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO

PROYECTO SEPARATAS E.I.A. (si procede)

EJECUCIÓN

CERTIFICADO

DE OBRA

FINAL DE OBRA

(Dirección

(Técnico Titulado

Facultativa

Competente)

AUTORIZACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Competente)

AUTORIZACIÓN

VERIFICACIÓN

SOLICITUD DE

ADMINISTRATIVA

(Empresa Titular de

PUESTA EN SERVICIO

(Administración

la Instalación)

(Empresa Titular de

Pública

la Instalación)

Competente)

LÍNEAS PROPIEDAD DE EMPRESAS DE DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE DE ENERGÍA ELECTRICA

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS FASES DE LA DOCUMENTACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO

PROYECTO SEPARATAS E.I.A. (si procede)

EJECUCIÓN

CERTIFICADO

DE OBRA

INSTALACIÓN

(Dirección

(Empresa

Facultativa

Instaladora

Competente)

Autorizada)

AUTORIZACIÓN

VERIFICACIÓN

ADMINISTRATIVA

(Empresa Instaladora

(Administración

Autorizada)

Pública Competente)

INSPECCIÓN INICIAL > 30 kV

INSCRIPCIÓN EN EL REGISTRO

PROYECTO

PUESTA EN

CERTIF. DIRECC. FACULT.

SERVICIO

CERTIF. CONTRATO MTO. CERTIF. INSPECC. INICIAL (si procede)

(Organismo de Control)

LÍNEAS QUE NO SEAN PROPIEDAD DE EMPRESAS DE DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE DE ENERGÍA ELECTRICA 8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS APOYO A CONSTRUCCIÓN: Se trata de la labor de ingeniería que se realiza durante la ejecución de la obra para aportar o verificar soluciones a variaciones sobre el proyecto original o problemas detectados en el transcurso de la misma, de tal forma que se sigan garantizando las condiciones de seguridad con las que se diseñó el proyecto. Para que la obra no se paralice o no se alargue mucho en el tiempo, es básico que el apoyo a construcción se realice en el menor tiempo posible.  POSIBLES CASOS DE APOYO A CONSTRUCCIÓN 

Cambio de los perfiles angulares de una torre de celosía motivado por la disponibilidad de fabricación del taller a la hora del aprovisionamiento  en la labor de ingeniería hay que volver a comprobar mecánicamente que la estructura soporta con garantías los esfuerzos a los que está sometida.



Cambio en la ubicación de una torre motivado porque se ha detectado una nueva afección  en la labor de ingeniería hay que volver a comprobar que se cumplen todas las distancias mínimas de seguridad a cruzamientos y entre cables, así como la seguridad mecánica de los elementos.



Cambio en el tipo de refuerzo de la cimentación de una torre motivado porque existen problemas de espacio para poder ejecutarlo  en la labor de ingeniería hay que proponer otro refuerzo que cumpla los condicionantes de campo y que soporte con garantías las solicitaciones a la que estará sometida la torre. 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS APOYO A CONSTRUCCIÓN:  EJEMPLO: CAMBIO DE LA UBICACIÓN DE DOS TORRES Y DE LA ALTURA DE UNA DE ELLAS

Perfil inicial de Proyecto



Detección de nueva construcción en el momento de ejecutar la obra



Solución final planteada (aumento de altura de torre para seguir cumpliendo distancias de seguridad) 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS APOYO A CONSTRUCCIÓN:  EJEMPLO: CAMBIO DEL REFUERZO DE CIMENTACIÓN

1800

 250

2300

250

Problemas constructivos de espacio

2700

2700

1800

 500

Propuesta inicial de refuerzo de cimentación

2800

2800

2800

2800

2300

Nueva propuesta de refuerzo de cimentación 3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS AS-BUILT: La documentación AS-BUILT es aquella que se genera al finalizar la ejecución de la obra para incorporar los cambios o ajustes realizados en el transcurso de la misma, de tal forma que quede reflejada la realidad construida. CONSIDERACIONES

 

El término “As-Built” proviene del inglés y puede ser traducido como “conforme a lo construido”.



Rara vez la obra ejecutada se corresponde exactamente con lo proyectado, por lo que en la mayoría de los proyectos es necesario generar documentación As-Built.



La documentación As-Built se adjunta al Certificado Final de Obra (realizado por la empresa titular de la instalación) o al Certificado Final de Instalación (realizado por la empresa instaladora autorizada).



El contenido de la documentación As-Built son principalmente planos que reflejen los cambios realizados, así como una memoria con la justificación de los mismos y, si procede, los cálculos justificativos correspondientes.

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS AS-BUILT:  EJEMPLOS DE CAMBIOS DURANTE EL TRANSCURSO DE LA OBRA 

Cambio en la ubicación de una torre motivado porque el propietario de la parcela solicita que se mueva unos metros para el mejor aprovechamiento del terreno.



Cambio en la altura de una torre motivado porque se ha producido una variación del perfil en el transcurso de tiempo entre que se realizó la topografía y se ejecuta la obra (nuevo cruzamiento, desmonte del terreno, etc.).



Cambio en el tipo de cimentación de una torre motivado porque al excavar en el terreno se aprecia que el tipo de suelo no se corresponde con el que se utilizó en el diseño del proyecto (debido al coste que supone realizar un estudio de suelo, si no se dispone de información que indique lo contrario en principio se suele suponer siempre terreno normal).



Cambio en la profundidad de la zanja subterránea motivado por la presencia de un servicio que no estaba plasmado en el proyecto (normalmente en la fase de proyecto de la línea se pide información a los organismos/ayuntamientos de los posibles servicios que puede haber bajo tierra a lo largo de la traza de la línea, pero en ocasiones no se consigue esta información o a veces es incorrecta).



Cambio en el tipo de cámara de empalme utilizada motivado porque en la fase de ejecución de la obra se detecta que el terreno tiene filtraciones de agua y por lo tanto se debe instalar una cámara de empalme estanca en vez de una modular.

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS AS-BUILT:  EJEMPLO PLANO AS-BUILT

En las líneas subterráneas los planos As-Built son planos con mucho detalle que reflejan con exactitud tanto la implantación de la nueva línea eléctrica como todos los cruzamientos y paralelismos afectados por la misma a lo largo de su traza.

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS AS-BUILT:  EJEMPLO PLANO AS-BUILT

En las líneas aéreas la mayoría de los planos As-Built son generados por el cambio de ubicación de una torre (solicitud de propietarios, cambio de la infraestructura que motivó la variante, nueva construcción, detección de un gaseoducto que afecta a la puesta a tierra, etc.)

Plano Proyecto



Afección a una nave no contemplada



Plano As-Built

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting): Es uno de los programas más potentes del mercado para el diseño de líneas aéreas de transporte. Entre sus principales utilidades ofrece la posibilidad de:  IMPLEMENTACIÓN DE TOPOGRAFÍA LIDAR  REALIZAR DISTRIBUCIÓN DE TORRES ÓPTIMA  VISTA PERFIL,VISTA PLANTA, VISTA 3D  CREAR Y TRABAJAR CON BASE DE DATOS (CABLES Y OTROS MATERIALES)  COMPROBAR DISTANCIAS DE SEGURIDAD  OBTENER TABLA DE LOCALIZACIÓN DE ESTRUCTURAS  OBTENER TABLA DE TENDIDO  REALIZAR CÁLCULOS TÉRMICOS  REALIZAR CÁLCULOS DE CAMPO ELECTROMAGNÉTICO  OBTENER INFORMES  INTERACCIONAR CON TOWER  EXPORTAR A GOOGLE EARTH 1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  IMPLEMENTACIÓN DE TOPOGRAFÍA LIDAR  El LIDAR (Light Detection and Ranging) es un sistema que permite obtener una nube de puntos tomándolos mediante un escáner láser aerotransportado (helicóptero o avioneta), desarrollando modelos altamente precisos.  Con el procesamiento posterior se pueden obtener datos de masa de arbolado, edificaciones, torres eléctricas existentes, conductores, etc..

Vista en 3D con topografía LIDAR

Vista en 3D de torres tomadas con topografía LIDAR

2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  DISTRIBUCIÓN DE TORRES ÓPTIMA  A través de la opción de Localización automática, el programa realiza una distribución óptima de las torres a lo largo de la línea con el objeto de que salga un diseño con el menor costo posible.  Para ello previamente hay que definir una serie de parámetros para cada tipo de torre como son el vano viento máximo permitido, el ángulo máximo permitido, el costo de materiales, etc. También se definen unas «zonas prohibidas» en función de los cruzamientos o dificultades que puede haber a lo largo de la zona que atraviesa la línea.

Lista de estructuras disponibles con datos de resistencia de cada una de ellas y costo para la optimización En rojo aparece una zona prohibida (carretera, río)

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  VISTA PERFIL, VISTA PLANTA, VISTA 3D  La línea modelada puede visualizar con diferentes tipos de vista: perfil, planta, 3D. También permite generar hojas de planos de perfil longitudinal y planta.

Vista de perfil

Vista de planta

Vista de hojas de planos

Vista 3D

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  CREAR Y TRABAJAR CON BASES DE DATOS (CABLES Y OTROS MATERIALES)  A través de la opción de Nuevo archivo de cable, el programa permite crear una base de datos con diferentes conductores y cables de guarda, personalizada en función de las necesidades.

Datos que hay que completar para crear un cable nuevo

Ejemplo de cable creado

Desde la web se pueden descargar una multitud de tipos de cables ya creados

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  DISTANCIAS DE SEGURIDAD  A través de la opción de Distancias de seguridad, el programa permite comprobar distancias al suelo, a la estructura, entre cables a diferentes condiciones, galope, etc.  Para ello previamente hay que definir los valores mínimos reglamentarios para que el programa te indique los posibles puntos de incumplimiento.

Selección de los condición de clima

cables

y

la Report de la comprobación de separación entre cables (en rojo los puntos de incumplimiento)

Vista 3D de la separación entre cables

6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  TABLA DE LOCALIZACIÓN DE ESTRUCTURAS  A través de la opción de Tabla de localización, el programa permite obtener una tabla con la localización de las estructuras de toda la línea.  En la tabla aparecen datos como las coordenadas X, Y, Z, la distancia al origen, vano adelante, ángulo de la estructura, tipo de estructura, altura de la estructura, etc. También aparecen los comentarios particularizados que se hayan introducido en cada estructura

Tabla de localización de estructuras

7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  TABLA DE TENDIDO  A través de la opción de Tabla de tendido, el programa permite obtener diferentes parámetros de tendido en el rango de temperaturas deseado.  Puede obtenerse la tabla de tendido de una única sección (entre dos torres de amarre) o de toda la línea. Se puede seleccionar qué parámetros se quieren mostrar: catenaria, tensión o flecha. También el incremento de temperatura entre la temperatura inicial (normalmente 0ºC) y la final (normalmente 50ºC). Se puede obtener con creep corregido o usando cables viejos.

Parámetros de tendido Tabla de tendido donde aparece la flecha, la tensión y la constante de la catenaria

8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  CÁLCULOS TÉRMICOS  A través de la opción de Cálculos térmicos, el programa permite calcular la intensidad máxima admisible en régimen estable o transitorio, así como la temperatura máxima del conductor.  Para ello previamente hay que definir una serie de parámetros de la línea como son la altitud, la radiación solar, la temperatura ambiente, la temperatura máxima de operación del conductor, etc.

Gráfica de intensidad temperatura

frente

a Report con el resultado de la intensidad máxima admisible

Definición de parámetros de la línea

Varias posibilidades de normas para el cálculo

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  CAMPO ELECTROMAGNÉTICO  A través de la opción de Cálculos EMF, el programa permite calcular los campos electromagnéticos que se producen en el entorno de los conductores.  Para ello previamente hay que definir primero una serie de parámetros como son la altura sobre el suelo, el punto del vano donde se quiere estudiar los campos, etc.

Gráfica de campo magnético (µT)

Report de la comprobación de los cálculos EMF (en rojo los puntos de incumplimiento)

Definición de parámetros del circuito

Report con el resultado de la intensidad máxima admisible

Gráfica de campo eléctrico (kV/m)

10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  INFORMES  A través de la opción de Informes, el programa permite obtener reports de uso de estructuras, uso de secciones, separación al terreno y obstáculos, distancias entre cables, distancias a arbolado, vano viento más vano peso, cargas en la estructura, materiales por estructura, etc.  Todos estos informes se pueden visualizar en formato tabla y exportar a una hoja de cálculo.

Report de vano viento y vano peso

Report de distancias al terreno

11

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  INTERACCIÓN CON TOWER  A través de la opción de Insertar estructura, el programa permite insertar como estructura un archivo creado en TOWER, con todas sus características (aislamiento, geometría, barras y tornillos).  Se pueden exportar los árboles de carga correspondientes al uso real de cada estructura en la línea, y posteriormente cargarlos en TOWER para comprobarla con más detalle. Selección de estructuras a comprobar y obtención de los archivos de carga LCA

Gráfica de uso en % de estructuras y aislamiento Estructuras TOWER insertadas en PLS-CADD

12

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: DESARROLLO DE PROYECTOS PLS-CADD (Power Line Systems - Computer Aided Design and Drafting):  EXPORTAR A GOOGLE EARTH  A través de la opción de Exportar KMZ, el programa permite obtener un archivo de Google Earth donde se visualiza la línea en 3D.  Previamente se ha tenido que definir el sistema de coordenadas.

Selección del sistema de coordenadas

Línea en 3D sobre Google Earth

13

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO: A continuación se realizará un ejemplo práctico, simplificado, del diseño de una línea aérea nueva. 

Objetivo: El cliente, una compañía eléctrica, necesita realizar una nueva línea aérea para ampliar la red de transporte.



Datos de partida:  Nivel de tensión de la línea: 400 kV  Capacidad de transporte requerida según planificación: 3.100 MVA  Origen: Subestación A  Fin de la línea: Subestación B  Temperatura máxima de operación: 75ºC  Necesidad de comunicación entre las subestaciones extremas: cable de tierra normalizado por la compañía eléctrica tipo OPGW 48 F.O. Ø15,1 mm tipo I (Icc =17 kA)

1

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO: 

Diseño de la línea:  Situación inicial  Pasillo de menor impacto  Definición del trazado (ubicación de vértices)  Selección de conductor y efecto corona  Pérdidas por efecto Joule  Distribución de torres  Tabla de tendido  Selección de torres  Selección de aislamiento  Selección de herrajes  Cimentaciones  Puesta a tierra  RBD  Presupuesto 2

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SITUACIÓN INICIAL:

Altitud: 400 m.s.n.m.  Zona climática A (< 500 m.s.n.m.) según Reglamento español Temperatura ambiente: 25ºC Radiación solar: 1000 W/m2

3

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DEL PASILLO DE MENOR IMPACTO:

IDENTIFICACIÓN DE ZONAS DE PASO Y OBSTÁCULOS

4

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DEL PASILLO DE MENOR IMPACTO:

EN AMARILLO EL PASILLO DE MENOR IMPACTO

5

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DEL TRAZADO (UBICACIÓN DE VÉRTICES):

MENOR NÚMERO DE VÉRTICES POSIBLE ÁNGULOS SUAVES EN LA MEDIDA DE LO POSIBLE

6

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE CONDUCTOR Y EFECTO CORONA: REQUISITOS/CONDICIONES ZONA SIN CONTAMINACIÓN ALTA RESISTENCIA MECÁNICA BUENA CAPACIDAD AMORTIGUAMIENTO

CONDUCTOR: TIPO ACSR

DATOS DE PARTIDA U = 400 kV P requerida = 3.100 MVA

SOBREDIMENSIONAMOS LA LÍNEA INTRODUCIENDO UN MARGEN DEL 15% A LA POTENCIA REQUERIDA PARA CUBRIR LAS POSIBLES SOBRECARGAS EN LA RED DE TRANSPORTE

U = Tensión nominal (MV) I = Intensidad de corriente (A) BUSCAMOS UN CATÁLOGO DE UN FABRICANTE DONDE APAREZCAN LAS CAPACIDADES DE CORRIENTE NORMALIZADAS PARA DIFERENTES CONDUCTORES DESNUDOS TIPO ACSR 7

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE CONDUCTOR Y EFECTO CORONA: Capacidad de corriente de conductores desnudos al aire libre tipo ACSR calculada en las siguientes condiciones estándar: -

Temperatura ambiente de 25ºC Temperatura en el conductor 75ºC Velocidad del viento 0,6 m/s Emisividad del conductor 0,5 Radiación solar 1000 W/m2 A nivel del mar

La compañía eléctrica tiene normalizados los siguientes conductores tipo ACSR:  HAWK  GULL  CONDOR  RAIL  CARDINAL 8

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE CONDUCTOR Y EFECTO CORONA: EN FUNCIÓN DE LA INTENSIDAD TOTAL DEFINIMOS EL CONDUCTOR A EMPLEAR, Y EL NÚMERO DE CONDUCTORES POR FASE

I total diseño = 5.146 A

EMPEZAMOS PROPONIENDO DOS CIRCUITOS YA QUE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE ES MUY ELEVADA

AL SER UNA LÍNEA DE 400 KV DIRECTAMENTE SE PROPONE DOS CONDUCTORES POR FASE PARA EVITAR EL EFECO CORONA (HAZ MÚLTIPLE)

NO EXISTE NINGÚN CONDUCTOR NORMALIZADO QUE PERMITA UNA CAPACIDAD DE CORRIENTE TAN ALTA, POR LO TANTO SE PROPONEN TRES CONDUCTORES POR FASE     

HAWK  I = 659 A  NO CUMPLE GULL  I = 796  NO CUMPLE CONDOR  I = 889  CUMPLE RAIL  I = 983  CUMPLE CARDINAL  I = 996  CUMPLE

CONCLUSIÓN DOS CIRCUITOS TRIPLEX CONDOR

9

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE CONDUCTOR Y EFECTO CORONA: 1. CÁLCULO DEL GRADIENTE DE POTENCIAL CRÍTICO:

EC

 0 . 301  m  E o    1    rc 

  

NORMA IEC



(kVrms/cm)

FÓRMULA DE HALLEY

273  to P  273  t Po

log( b )  log( 76 ) 

h 18336

m = Coeficiente del estado superficial del conductor

t = temperatura ambiente (ºC)

h = Altitud (metros sobre el

Eo = Gradiente crítico disruptivo del aire bajo

t0 = temperatura de referencia = 25ºC

nivel del mar)

condiciones normales = 21,1 kVrms/cm (valor eficaz)

P = Presión barométrica según la altitud (mm-Hg)

b = Presión barométrica en

δ = densidad relativa del aire

Po = Presión barométrica de referencia = 760 mm-Hg

cm-Hg

rc = Radio del conductor (cm) h = 400 m.s.n.m.  b = 10^(log(76) – (400/18336) = 72,3 cm-Hg  P = 723 mm-Hg t = 25ºC  δ = [(273+25)/(273+25)] x (723/760) = 0,951 m = 0,8  conductor envejecido (aunque la línea sea nueva se calcula para toda su vida útil) Ø CONDOR = 2,770 mm  rc = (2,770/2) = 1,385 cm

  0.301 EC  0,8  21,1  0,951 1    20,26 kVrms / cm 0,951 1,385  

GRADIENTE DE POTENCIAL CRÍTICO

Ec = 20,26 kVrms/cm 10

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO: DISTANCIA MEDIA GEOMÉTRICA PARA DOBLE CIRCUITO

 SELECCIÓN DE CONDUCTOR Y EFECTO CORONA: 2. CÁLCULO DEL GRADIENTE DE POTENCIAL REAL:

877

1002

682 = 843,01 cm

Geometría estructura de suspensión obtenida de un catálogo de un fabricante de torres de 400 kV

RADIO MEDIO GEOMÉTRICO PARA FASE TRIPLEX

∆

1,385 45 =14,10 cm

11

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE CONDUCTOR Y EFECTO CORONA: GRADIENTE SUPERFICIAL PROMEDIO

Em 

U f t  DMG  n · rc · Ln   RMG 

Em = 14,27 kVrms/cm

Uf-t = Tensión más elevada fase-tierra (kV) n = Número de sub-conductores por fase rc = Radio del conductor (cm)

Ec = 20,26 kVrms/cm > Em= 14,27 kVrms/cm

DMG = distancia media geométrica (cm) RMG = Radio medio geométrico (cm)

Em 

420 / 3  14,27 kVrms /cm  843,01  3 ·1,385 · Ln   14,11 

NO SE PRODUCIRÁ EFECTO CORONA

NO HABRÁ PÉRDIDAS POR EFECTO CORONA 12

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  PÉRDIDAS POR EFECTO JOULE: La pérdida de potencia se suele expresar en tanto por ciento de la potencia total transportada por la línea: P (%) 

P·R ·L x 100 U 2 · cos 2 

Potencia transportada por circuito = 3100 MVA/2 = 1550 MVA  P = 1550/0,95 = 1.632 MW P = 1.632 MW R (75ºC) = 0,0889 Ω/km L = 17,6 km U = 400 kV cosφ = 0,95

P = Potencia transportada por circuito (MW) R = Resistencia del conductor en corriente alterna a la temperatura máxima de operación (Ω/km) L = Longitud total de la línea (km) U = Tensión nominal de la línea (KV) cosφ = factor de potencia de la carga

é

1.632 0,0889 17,6 400 0,95

100

,

%

PARA LÍNEAS DE TRANSPORTE SE SUELE LIMITAR AL 3% Lo determina la compañía eléctrica en función de las cargas de la red

NO SE SUPERA EL LÍMITE FIJADO 13

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES: Se busca una familia de torres en un catálogo de un fabricante. En nuestro caso hemos seleccionado las torres tipo PARIS de FUNTAM diseñadas para líneas doble circuito a un nivel de tensión de 400 kV.

PARIS 1 Alineación y Ángulo 2º

PARIS 2 Ángulo 15º

PARIS 3 Anclaje y Ángulo 35º

PARIS 4 Ángulo 60º

PARIS 5 Fin de línea

14

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES: A continuación se muestran los árboles de carga de diseño para cada hipótesis reglamentaria de nuestra línea:

1ª HIPÓTESIS: VIENTO 140 km/h (C.S. = 1,5)

3ª HIPÓTESIS: DESEQUILIBRIO TRACCIONES (C.S. = 1,2)

15

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE TORRES: A continuación se muestran los árboles de carga de diseño para cada hipótesis reglamentaria:

4ª HIPÓTESIS: ROTURA DE CONDUCTOR (C.S. = 1,2)

4ª HIPÓTESIS: ROTURA DE CABLE DE TIERRA (C.S. = 1,2)

16

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES: Se calcula el vano máximo de utilización de las torres de suspensión para nuestros cables en función de los esfuerzos del árbol de cargas de diseño. La familia consta de los siguientes tipos de torres

17

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES: VANO MÁXIMO EN FUNCIÓN DEL ÁRBOL DE CARGAS ADMISIBLE

A partir del esfuerzo transversal máximo en hipótesis de viento obtenemos el vano máximo que soportan las torres de suspensión para nuestro conductor TRIPLEX CONDOR y para nuestro cable de tierra OPGW Ø 15,1. ESFUERZO TRANSVERSAL MÁXIMO DEBIDO AL VIENTO SOBRE EL CONDUCTOR

Ø

(daN)

q = Presión de viento sobre el conductor (daN/m2) 50

120

∅

16

Ø= Diámetro del conductor (m) Vv = Vano viento (m)

Según Reglamento español

60

120

∅

16

= Velocidad del viento (km/h)

CONDUCTOR: Tx CONDOR  Ø = 27,70 mm  q = 50 · (140/120)2 = 68,06 daN/m2 CABLE TIERRA: OPGW  Ø = 15,1 mm  q = 60 · (140/120)2 = 81,67 daN/m2

Tc = 3.960 daN  n· q · Ø · Vvmax =3.960  Vvmax = 3.960 / (3 · 68,06 · 0,02770) = 700 m Tt = 840 daN  q · Ø · Vvmax =3.960  Vvmax = 840 / (81,67 · 0,0151) = 681 m

Vano inicial a utilizar en la distribución de torres según los esfuerzos máximos admisibles de las torres VANO MÁXIMO = 650 m

18

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES: VANO MÁXIMO EN FUNCIÓN DE LA ALTURA MÁXIMA PERMITIDA POR CATÁLOGO  Vano máximo a utilizar para que el conductor cumpla distancias al terreno en función de las alturas libres máximas disponibles en el catálogo. Para un vano llano ficticio, se calcula la altura libre mínima (H) en función de:  Longitud de la cadena de suspensión (L)  Flecha máxima del conductor (F)  Distancia de seguridad mínima al terreno (D) Línea 400 kV  L = 4 metros aproximadamente Hmin = L + F + D Línea 400 kV  D = 5,3 + Del = 5,3 + 2,8 = 8,1 metros Estado 1

CONDICIÓN DE PARTIDA 20% (EDS)

8

Estado 2

Carga = 1,495 daN/m Temp. = 15ºC Tense = 2.482 daN

650 1,495 8 2.293

34,4

650 m


H = 4 + 34,4 + 8,1 = 46,5 metros > 40 metros máximos disponibles en catálogo

Buscamos el vano máximo a utilizar que cumpla con la altura libre máxima del fabricante: Para Hmax = 40 m  Fmax =40 – 4 – 8,1 = 27,9 m

VANO MÁXIMO = 580 m

Está condicionado por la OROGRAFÍA del terreno

19

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES: Se realiza la distribución de torres utilizando como ejemplo el levantamiento topográfico correspondiente al cantón entre V1 y V2 (perfil longitudinal y planta):  Calculamos qué vano utilizar para hacer un reparto uniforme de torres en función de la longitud del cantón: Longitud del cantón V1-V2 = 4.855 metros -> 4.855/580 = 8,4 vanos -> 9 vanos  4.855/9 = 539,4 m  VANO = 540 m  Calculamos el parámetro de tendido del conductor a flecha máxima: Estado 1 Carga = 1,495 daN/m Temp. = 15ºC Tense = 2.482 daN

Estado 2 540 m


T = K · p  K = 2.225/1,495 = 1.488

 Calculamos las distancias de seguridad en función de los obstáculos que existan a lo largo del trazado: - Distancia al terreno: Dmin = 5,3 + Del = 5,3 + 2,80 = 8,1 m - Distancia a carreteras: Dmin = Dadd + Del = 7,5 + 2,80 = 10,3 m - Distancia a otras líneas eléctricas aéreas: Dmin = Dadd + Dpp = 4 + 3,20 = 7,2 m - Distancia a masa de arbolado: Dmin = Dadd + Del = 1,5 + 2,8 = 4,3 m

20

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DISTRIBUCIÓN DE TORRES:

UTILIZANDO EL VANO MÁXIMO (540 m) Y EL PARÁMETRO DE TENDIDO A FLECHA MÁXIMA (1488) SE VA REALIZANDO LA DISTRIBUCIÓN, MODIFICANDO LONGITUDES DE VANO O ALTURAS DE TORRES PARA QUE SE CUMPLAN LAS DISTANCIAS MÍNIMAS DE SEGURIDAD.

21


22


23


FINALMENTE SE REPRESENTA LA DISTRIBUCIÓN DEFINITIVA DE LAS TORRES REALIZADA CON EL NUEVO PARÁMETRO DE TENDIDO. DICHO PARÁMETRO SE HA OBTENIDO EN FUNCIÓN DEL VANO REGULADOR DEL CANTÓN, A PARTIR DE LAS LONGITUDES DEFINITIVAS DE CADA VANO Vr = 545 m  K (75ºC)= 1491

24


25


26

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  TABLA DE TENDIDO: Se realiza una tabla de tendido donde se define para todos los vanos de la línea el tense y la flecha a diferentes intervalos de temperatura ambiente, normalmente entre 0ºC y 50ºC. A continuación se muestra cómo quedaría la tabla de tendido para el cantón ejemplo: TABLA DE TENDIDO DEL CANTÓN V1-V2

LÍNEA: CABLE

HIPÓTESIS INICIAL DE TENDIDO

CARACTERÍSTICAS DEL CABLE

Temperatura inicial(ºC):

15

Sección (mm ):

454,5

Resultante inicial (daN/m):

1,495

Diámetro (mm):

27,70

Tracción inicial (daN):

2482

Masa por unidad de long. (daN/m):

2

1,495

2

400 kV DOBLE CIRCUITO CONDOR

Módulo de elasticidad (daN/mm ):

6867

-1

Nota: En caso de conductor de fase, considerar

Coeficiente de dilatación (ºC)

1,93E-05

una corrección de - 10ºC durante el tendido

Carga de rotura (daN):

12410

para compensar la fluencia

VANO

V1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 -

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 V2

LONGITUD VANO (m)

491 495 522 499 540 579 634 549 548

CANTÓN

V1 ‐ V2 V1 ‐ V2 V1 ‐ V2 V1 ‐ V2 V1 ‐ V2 V1 ‐ V2 V1 ‐ V2 V1 ‐ V2 V1 ‐ V2

LONGITUD VANO REG. (m)

545 545 545 545 545 545 545 545 545

0 ºC

5 ºC

10 ºC

15 ºC

20 ºC

25 ºC

30 ºC

35 ºC

40 ºC

45 ºC

50 ºC

T

F

T

F

T

F

T

F

T

F

T

F

T

F

T

F

T

F

T

F

T

F

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

(daN)

(m)

2559 2559 2559 2559 2559 2559 2559 2559 2559

17,64 17,93 19,94 18,22 21,34 24,54 29,44 22,06 21,98

2532 2532 2532 2532 2532 2532 2532 2532 2532

17,82 18,11 20,15 18,41 21,57 24,80 29,75 22,29 22,21

2507 2507 2507 2507 2507 2507 2507 2507 2507

18,00 18,30 20,35 18,60 21,79 25,05 30,06 22,52 22,44

2482 2482 2482 2482 2482 2482 2482 2482 2482

18,19 18,48 20,56 18,78 22,00 25,31 30,36 22,75 22,66

2458 2458 2458 2458 2458 2458 2458 2458 2458

18,37 18,67 20,76 18,97 22,22 25,56 30,66 22,97 22,89

2434 2434 2434 2434 2434 2434 2434 2434 2434

18,54 18,85 20,96 19,15 22,44 25,80 30,96 23,19 23,11

2411 2411 2411 2411 2411 2411 2411 2411 2411

18,72 19,03 21,16 19,34 22,65 26,05 31,25 23,42 23,33

2389 2389 2389 2389 2389 2389 2389 2389 2389

18,90 19,21 21,36 19,52 22,86 26,30 31,55 23,64 23,55

2367 2367 2367 2367 2367 2367 2367 2367 2367

19,07 19,38 21,56 19,70 23,08 26,54 31,84 23,85 23,77

2346 2346 2346 2346 2346 2346 2346 2346 2346

19,24 19,56 21,76 19,88 23,29 26,78 32,13 24,07 23,98

2325 2325 2325 2325 2325 2325 2325 2325 2325

19,42 19,73 21,95 20,05 23,49 27,02 32,42 24,29 24,20

27

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO: TORRE S6 TIPO SUSPENSIÓN

 Se calculan los esfuerzos para cada una de las hipótesis del reglamento en función de las características del conductor y del cable de tierra, así como del vano viento, vano peso y ángulo de la torre (si aplica).  Se comparan dichos esfuerzos con los esfuerzos máximos admisibles del árbol de cargas de diseño correspondiente a la torre más débil de la familia de apoyos.  Si el coeficiente de seguridad es menor a la unidad se escoge el siguiente tipo de torre de la familia y se vuelve a comprobar si cumple.  Para la torre de suspensión se ha seleccionado la más desfavorable del cantón (S6), que es aquella que tiene un mayor vano de viento.  Para la torre de amarre se ha seleccionado la más desfavorable del cantón (V1), que es la que tiene mayor ángulo.

TIPO PARIS 1

APOYO Nº : S6 DESIGNACIÓN Vano de viento Vano de peso Conductor Tipo: CONDOR Nº de conductores por fase Peso del conductor Diámetro conductor Viento de 140kmh sobre el conductor Tracción máxima según reglamento (To=Tv) Tracción a -5 ºC y viento de 140kmh Peso cadena de aisladores Cable de tierra (cálculos con el más desfavorable) Tipo: OPGW 15,1 Peso del ct Diámetro ct Viento de 140kmh sobre el ct Tracción máxima según reglamento (T'o=T'v) Tracción a -5 ºC y viento de 140kmh HIPÓTESIS 1ª (viento 140kmh) Conductor . Cargas permanentes . Viento sobre conductor Cable de tierra . Cargas permanentes

TIPO: PARIS 1 UNIDAD m m

FUNCIÓN: NOTACIÓN Vv = 607,00 Vp = 500

daN/m mm daN/m daN daN daN

n= Pp = d= Pv = To = Tv = Pa =

3 1,495 27,70 1,885 4.000 4.000 300

daN/m mm daN/m daN daN

P'p = d' = P'v = T'o = T'v =

0,649 15,10 1,233 2.770 2.770

daN

Suspensión ESFUERZOS CÁLCULO APOYO

ZONA: A  RESULT. EXIGIDO

CUMPLE

 SELECCIÓN DE TORRES:

V1 = n . Pp . Vpv + Pa

2.543

4.385

1,72

1,00

daN

H1 = n . Pv . Vv

3.433

3.960

1,15

1,00

daN

v1 = P´p . Vpv

325

935

2,88

1,00

. Viento sobre cable de tierra HIPÓTESIS 3ª (desequilibrio de tracciones) Conductor . Cargas permanentes

daN

h1 = P´v . Vv

749

840

1,12

1,00

daN


2.543

5.560

2,19

1,00

. Deseq. longitud. tracciones Cable de tierra . Cargas permanentes

daN

L3 = n . 0,15 . To

1.800

2.435

1,35

1,00

daN

v3 = P'p . V'pv

325

2.460

7,58

1,00

. Deseq. longitud. tracciones HIPÓTESIS 4ª (rotura) Conductor . Cargas permanentes

daN

l3 = 0,15 . T'o

416

660

1,59

1,00

daN


2.543

5.560

2,19

1,00

. Esfuerzo longitudinal Cable de tierra . Cargas permanentes

daN

L4 =0,75. To

3.000

4.080

1,36

1,00

daN

v4 = P'p . V'pv

325

2.460

7,58

1,00

. Esfuerzo longitudinal

daN

l4 = Tó

2.770

4.515

1,63

1,00

28

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:

DESIGNACIÓN Vano de viento Vano de peso Ángulo de cálculo Conductor Tipo: CONDOR Nº de conductores por fase Peso del conductor Diámetro conductor Viento de 140kmh sobre el conductor Tracción máxima según reglamento (To=Tv) Tracción a -5 ºC y viento de 140kmh Peso cadena de aisladores Cable de tierra Tipo: OPGW 15,1 Peso del ct Diámetro ct Viento de 140kmh sobre el ct Tracción máxima según reglamento (T'o=T'v) Tracción a -5 ºC y viento de 140kmh HIPÓTESIS 1ª (viento 140kmh) Conductor . Cargas permanentes . Viento . Resultante ángulo . Viento mas result. ángulo Cable de tierra . Cargas permanentes . Viento . Resultante ángulo . Viento mas result. ángulo HIPÓTESIS 3ª (desequilibrio de tracciones) Conductor . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Deseq. longitud. tracciones Cable de tierra . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Deseq. longitud. tracciones HIPÓTESIS 4ª (rotura) Conductor . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Esfuerzo longitudinal Cable de tierra . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Esfuerzo longitudinal

TIPO: PARIS 2 UNIDAD m m ºsex

FUNCIÓN: NOTACIÓN Vv = 370 Vp = 500  28,00

Amarre-Ángulo ESFUERZOS CÁLCULO APOYO

ZONA: A 

APOYO Nº : V1

RESULT. EXIGIDO



3 1,495 27,70 1,885 4.000 4.000 600


P'p = d' = P'v = T'o = T'v =

0,649 15,10 1,233 2.770 2.770

daN daN daN daN

V1 = n . Pp . Vpv + Pa H´1 = n . Pv . Vv H´´1 = n . 2 . Tv . sen /2 H1 = H´1 + H´´1

daN daN daN daN

v1 = P´p . Vpv h´1 = P´v . Vv h´´1 = 2 . T´v . sen /2 h1 = h´1 + h´´1

1.797

1.460

0,81

1,00

daN daN daN

V3 = n . Pp . Vpv + Pa H3 = n .1,75. To.sen α/2 L3 = n . 0,25 . To . cos α/2

2.843 5.080 2.911

7.015 3.730 4.073

2,47 0,73 1,40

1,00 1,00 1,00

daN daN daN

v3 = P'p . V'pv h3 = 1,75 . T'o . sen α/2 l3 = 0,25 . T'o . cos α/2

325 1.173 672

1.695 1.045 1.110

5,22 0,89 1,65

1,00 1,00 1,00

daN daN daN

V4 = n . Pp . Vpv + Pa H4 = n . 2. To.sen α/2 L4 = To . cos α/2

2.843 5.806 3.881

7.015 4.240 5.430

2,47 0,73 1,40

1,00 1,00 1,00

daN daN daN

v4 = P'p . V'pv h4 = 2. T'o.sen α/2 l4 = Tó . cos α/2

325 1.340 2.688

1.695 1.160 4.520

5,22 0,87 1,68

1,00 1,00 1,00

NO CUMPLE

APOYO Nº : V1

2.843

3.075

1,08

TIPO PARIS 3

1,00

2.093 5.806

7.899

6.080

0,77

1,00

325

650

2,00

1,00

456 1.340

DESIGNACIÓN Vano de viento Vano de peso Ángulo de cálculo Conductor Tipo: CONDOR Nº de conductores por fase Peso del conductor Diámetro conductor Viento de 140kmh sobre el conductor Tracción máxima según reglamento (To=Tv) Tracción a -5 ºC y viento de 140kmh Peso cadena de aisladores Cable de tierra Tipo: OPGW 15,1 Peso del ct Diámetro ct Viento de 140kmh sobre el ct Tracción máxima según reglamento (T'o=T'v) Tracción a -5 ºC y viento de 140kmh HIPÓTESIS 1ª (viento 140kmh) Conductor . Cargas permanentes . Viento . Resultante ángulo . Viento mas result. ángulo Cable de tierra . Cargas permanentes . Viento . Resultante ángulo . Viento mas result. ángulo HIPÓTESIS 3ª (desequilibrio de tracciones) Conductor . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Deseq. longitud. tracciones Cable de tierra . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Deseq. longitud. tracciones HIPÓTESIS 4ª (rotura) Conductor . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Esfuerzo longitudinal Cable de tierra . Cargas permanentes . Resultante de ángulo . Esfuerzo longitudinal

TIPO: PARIS 3 UNIDAD m m ºsex

FUNCIÓN: NOTACIÓN Vv = 370 Vp = 500  28,00



3 1,495 27,70 1,885 4.000 4.000 600


P'p = d' = P'v = T'o = T'v =

0,649 15,10 1,233 2.770 2.770

daN daN daN daN

V1 = n . Pp . Vpv + Pa H´1 = n . Pv . Vv H´´1 = n . 2 . Tv . sen /2 H1 = H´1 + H´´1

daN daN daN daN

v1 = P´p . Vpv h´1 = P´v . Vv h´´1 = 2 . T´v . sen /2 h1 = h´1 + h´´1

daN daN daN

Amarre-Ángulo ESFUERZOS CÁLCULO APOYO

ZONA: A  RESULT. EXIGIDO

CUMPLE

TORRE V1 TIPO AMARRE Y ÁNGULO

 SELECCIÓN DE TORRES:

2.843

3.095

1,09

1,00

7.899

11.040

1,40

1,00

325

660

2,03

1,00

1.797

2.550

1,42

1,00

V3 = n . Pp . Vpv + Pa H3 = n .1,75. To.sen α/2 L3 = n . 0,25 . To . cos α/2

2.843 5.080 2.911

7.025 8.585 4.065

2,47 1,69 1,40

1,00 1,00 1,00

daN daN daN

v3 = P'p . V'pv h3 = 1,75 . T'o . sen α/2 l3 = 0,25 . T'o . cos α/2

325 1.173 672

1.700 2.375 1.110

5,24 2,03 1,65

1,00 1,00 1,00

daN daN daN

V4 = n . Pp . Vpv + Pa H4 = n . 2. To.sen α/2 L4 = To . cos α/2

2.843 5.806 3.881

7.025 9.785 8.160

2,47 1,69 2,10

1,00 1,00 1,00

daN daN daN

v4 = P'p . V'pv h4 = 2. T'o.sen α/2 l4 = Tó . cos α/2

325 1.340 2.688

1.700 2.695 4.495

5,24 2,01 1,67

1,00 1,00 1,00

2.093 5.806

456 1.340

29

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE AISLAMIENTO: NIVEL DE AISLAMIENTO en función del entorno donde estará ubicada la línea: II Medio Línea de fuga mínima específica = 20 mm/kV fase-fase más elevada

NORMA IEC-815

REQUISITOS/CONDICIONES FIABILIDAD ALTA FACILIDAD DE MANTENIMIENTO ZONA SIN VANDALISMO

MATERIAL: VIDRIO TEMPLADO TIPO CAPERUZA-VÁSTAGO

NORMA IEC-815

30

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE AISLAMIENTO

N discos 

df D f disco

TENSIÓN SOPORTADA exigida por el Reglamento a impulsos tipo rayo: 1425 kV (valor de cresta)

31

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE AISLAMIENTO:

RESISTENCIA MECÁNICA  Coeficiente de seguridad exigido por el Reglamento: 3  Tense máximo de diseño de la línea: 4.000 daN (-5ºC, 140 km/h) Cr MIN = Carga de rotura mínima de la cadena de aisladores (daN)

 CADENAS DE AMARRE

. .

Cr MIN = 3 · 3 · 4.000 = 36.000 daN

U120B  Cr = 12.000 daN  NO CUMPLE U160BS  Cr = 16.000 daN  NO CUMPLE

CADENA DOBLE

 CADENAS DE SUSPENSIÓN

0,75

n = número de conductores por fase U120B  Cr = 2 · 12.000 daN = 24.000 daN  NO CUMPLE

U210BS  Cr = 21.000 daN  NO CUMPLE

. .

Tmax = Tense máximo del conductor (daN)

Cr MIN = 3· 0,75 · 4.000 = 6.000 daN

Solicitación longitudinal por rotura de conductor

U160BS  Cr = 2 · 16.000 daN = 32.000 daN  NO CUMPLE U210B  Cr = 2 · 21.000 daN = 42.000 daN CUMPLE U120B  Cr = 12.000 daN  CUMPLE U160BS  Cr = 16.000 daN  CUMPLE U210B  Cr = 21.000 daN  CUMPLE

CONCLUSIÓN: Las cadenas de aisladores estarán compuestas por:

. .

21.000 0,75 4.000

7

3

Cadenas suspensión

. .

2 21.000 3 4.000

3,5

3

Cadenas amarre

24 aisladores de vidrio templado tipo U210B (Ø280 x 170 mm) Longitud cadena aisladores = 24 x 170 = 4,1 metros

32

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE HERRAJES La compañía eléctrica tiene normalizadas las cadenas de herrajes de conductor y cable de tierra. A continuación se muestra la lista disponible de cadenas de herrajes para el CONDUCTOR en líneas de 400 kV. Se han resaltado en rojo las que se utilizarán en nuestro ejemplo de nueva línea aérea.

LISTA DE CADENAS DE HERRAJES DE CONDUCTOR L/400 kV DENOMINACIÓN

DENOMINACIÓN

CADENA DE SUSPENSIÓN 400 kV


SENCILLA - DUPLEX

DOBLE – DUPLEX DOBLE GRAPA


(ALTA MONTAÑA)

SENCILLA – DUPLEX DOBLE GRAPA

CADENA DE AMARRE 400 kV


DOBLE – DUPLEX SIMPLE ENGANCHE

SENCILLA – DUPLEX (ALTA MONTAÑA)



DOBLE – DUPLEX DOBLE ENGANCHE

SENCILLA – DUPLEX DOBLE GRAPA (ALTA MONTAÑA) CADENA DE AMARRE 400 kV

(ALTA MONTAÑA)

SENCILLA – DUPLEX VANO FINAL PORTICO

DOBLE – DUPLEX VANO FINAL PORTICO


(ALTA MONTAÑA)

SENCILLA – DUPLEX VANO FINAL TORRE TERMINAL



DOBLE – DUPLEX VANO FINAL PORTICO

SENCILLA – DUPLEX INVERTIDO


VANO FINAL PORTICO

SENCILLA - TRIPLEX




SENCILLA – TRIPLEX CONTRAPESADA

VANO FINAL TORRE TERMINAL

CADENA DE AMARRE PORTICO 400 kV


SENCILLA – TRIPLEX VANO FINAL PORTICO

SENCILLA – DUPLEX VANO FINAL PORTICO


(ALTA MONTAÑA)

SENCILLA – TRIPLEX VANO FINAL TORRE TERMINAL



SENCILLA – DUPLEX VANO FINAL TORRE TERMINAL

SENCILLA – TRIPLEX INVERTIDO

(ALTA MONTAÑA)

VANO FINAL PORTICO




SENCILLA – TRIPLEX INVERTIDO

VANO FINAL TORRE TERMINAL (ALTA MONTAÑA)

VANO FINAL TORRE TERMINAL




DOBLE – TRIPLEX

VANO FINAL PORTICO (ALTA MONTAÑA)

CADENA DE SUSPENSIÓN EN “V” 400 kV


TRIPLEX

DOBLE - DUPLEX



DOBLE - TRIPLEX DOBLE ENGANCHE

DOBLE – DUPLEX DOBLE GRAPA



DOBLE - TRIPLEX VANO FINAL PORTICO

DUPLEX



DOBLE - TRIPLEX INVERTIDA DOBLE ENGANCHE

DUPLEX DOBLE GRAPA

CADENA DE AMARRE ENTRE FASES 400 kV DOBLE - DUPLEX PARA TRANSPOSICIÓN

CADENA DE SUSPENSIÓN 400 kV DOBLE – DUPLEX (ALTA MONTAÑA)


33

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE HERRAJES

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN CONDUCTOR

CONJUNTO DE AMARRE CONDUCTOR

34


ACCESORIOS CONDUCTOR

 SELECCIÓN DE HERRAJES

GRAPA DE SUSPENSIÓN

GRAPA DE AMARRE

35


ACCESORIOS CONDUCTOR


SEPARADOR-AMORTIGUADOR TRIPLEX (PLANO DE FABRICANTE)

AMORTIGUADOR CONDUCTOR (PLANO DE FABRICANTE)

36

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE HERRAJES A continuación se muestra la lista disponible de conjuntos de herrajes para los CABLES DE GUARDA. Se han resaltado en rojo las que se utilizarán en nuestro ejemplo de nueva línea aérea.

LISTA DE CONJUNTOS DE HERRAJES PARA CABLE DE GUARDA

DENOMINACIÓN

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN TORRE ESPECIAL CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL 7N7

DIÁMETRO (mm)

DIÁMETRO (mm)

DENOMINACIÓN

14.58 - 15.09

11

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL 7N7

11

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN DOBLE GRAPA CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL 7N7

11

CONJUNTO DE AMARRE CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL 7N7

11

15.10 - 15.74

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN CABLE COMPUESTO TIERRA-ÓPTICO TORRE ESPECIAL

15.75 - 16.40 16.41 - 17.09 17.10 - 17.54 17.55 - 18.05 13.79 - 14.11 14.12 - 14.57 14.58 - 15.09

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN TORRE ESPECIAL CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL 7N8

9,78

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL 7N8

9,78

CONJUNTO DE AMARRE CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL 7N8

9,78

CONJUNTO DE AMARRE CABLE DE TIERRA CONVENCIONAL AC-50

9

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN CABLE COMPUESTO TIERRA - OPTICO

15.10 - 15.74 15.75 - 16.40 16.41 - 17.09 17.10 - 17.54 17.55 - 18.05 18.06 - 18.58 14.58 - 15.09 15.10 - 15.74

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN DOBLE GRAPA CABLE COMPUESTO TIERRA-ÓPTICO

15.75 - 16.40 16.41 - 17.09 17.10 - 17.54 17.55 - 18.05

CONJUNTO DE AMARRE COMPUESTO TIERRA - OPTICO

CABLE

13.70 - 15.09 15.10 - 16.99 17.00 - 18.60

37

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  SELECCIÓN DE HERRAJES

CONJUNTO DE AMARRE OPGW

CONJUNTO DE SUSPENSIÓN OPGW

38


ACCESORIOS CABLE DE GUARDA


AMORTIGUADOR OPGW

ACCESORIO SENCILLO BAJADA OPGW

39

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DE CIMENTACIONES Normalmente, el fabricante tiene diseñado en su catálogo las dimensiones de la cimentación correspondiente a cada tipo de torre de la familia.

Dimensiones de las cimentaciones para TERRENO NORMAL

(α = 30º; σ = 3 daN/cm2)

En nuestro caso se ha comprobado mediante un ESTUDIO GEOTÉCNICO que el terreno donde se asentarán las torres es un TERRENO FLOJO

Partiendo de estos valores se calculan cuales deberían ser las dimensiones de la cimentación para las cumplir con las condiciones de nuestro terreno 40

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DE CIMENTACIONES Primero se obtienen los esfuerzos de Compresión y Tracción con los que se han diseñado las torres, utilizando las fórmulas del método del cono de arranque de tierras:

.

3

1,5

DATOS DE PARTIDA: Densidad de las tierras = 1.700 daN/m3 Densidad del hormigón = 2.200 daN/m3 Ángulo de arranque para terreno normal = 30º Ángulo de arranque para terreno flojo = 20º Fatiga admisible del terreno normal = 3 daN/cm2 Fatiga admisible del terreno flojo = 2 daN/cm2

P1 = Peso del macizo de hormigón P2 = Peso de las tierras que gravitan sobre la cimentación P3 = Peso de las tierras arrancadas 41

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DE CIMENTACIONES:

SE PROPONEN UNAS NUEVAS DIMENSIONES DE CIMENTACIÓN PROPORCIONALES A LAS DIMENSIONES PARA TERRENO NORMAL

TORRE DE SUSPENSIÓN TIPO PARIS 1 H (mm)

h (mm)

DØ (mm)

dØ (mm)

3.900

1.500

3.300

1.600

SE COMPRUEBA QUE SE CUMPLE EL COEFICIENTE DE SEGURIDAD AL ARRANQUE Y LA FATIGA ADMISIBLE DEL TERRENO

SE OBTIENEN LOS ESFUERZOS DE DISEÑO DE COMPRESIÓN Y TRACCIÓN

15.400

15.400

19.363 1,5

VOL 4 PATAS 51,32 m3

P1 = 28.226 daN P2 = 34.884 daN P3 = 57.800 daN S = 85.530 cm2


3 47.144

VOL 1 PATA 12,23 m3

19.363

86.292

106.669

80.703

. .

28.226 28.226

34.884 80.703

57.800

34.884 106.669 85.530

, ,

CUMPLE

1,5 2

/

CUMPLE 42

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DE CIMENTACIONES:

SE PROPONEN UNA NUEVAS DIMENSIONES DE CIMENTACIÓN PROPORCIONALES A LAS DIMENSIONES PARA TERRENO NORMAL

TORRE DE AMARRE Y ÁNGULO TIPO PARIS 3 H (mm)

h (mm)

DØ (mm)

dØ (mm)

4.500

1.600

5.000

2.250

SE COMPRUEBA QUE SE CUMPLE EL COEFICIENTE DE SEGURIDAD AL ARRANQUE Y LA FATIGA ADMISIBLE DEL TERRENO

SE OBTIENEN LOS ESFUERZOS DE DISEÑO DE COMPRESIÓN Y TRACCIÓN

34.320

57.970 1,5

34.320

VOL 4 PATAS 121,60 m3



3 104.365

VOL 1 PATA 30,40 m3

57.970

179.571

220.805

181.241

. .

66.880 66.880

98.532 110.823 181.241 98.532 220.805 196.350

, 2 , 7

CUMPLE

1,5 2

/

CUMPLE 43

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  DEFINICIÓN DE CIMENTACIONES: A continuación se muestra cómo quedaría el esquema de las cimentaciones para TERRENO NORMAL y para TERRENO FLOJO en función de los resultados obtenidos (cotas en cm): TORRE DE SUSPENSIÓN TIPO PARIS 1:

TERRENO NORMAL

TERRENO FLOJO

TORRE DE AMARE Y ÁNGULO TIPO PARIS 3:

TERRENO NORMAL

TERRENO FLOJO

44


LISTA DE PLANOS DE PUESTA A TIERRA

 PUESTA A TIERRA: La compañía eléctrica tiene normalizado el sistema de puesta a tierra de las torres.

DENOMINACIÓN

PUESTA A TIERRA EN CIMENTACIÓN DE PATAS SEPARADAS PUESTA A TIERA EN CIMENTACIÓN MONOBLOQUE

Se han resaltado en rojo los que se utilizarán en nuestro ejemplo de nueva línea aérea

ANILLO DE PUESTA A TIERRA EN APOYO NO FRECUENTADO PARA CIMENTACIÓN DE PATAS SEPARADAS ANILLOS DE PUESTA A TIERRA EN APOYO FRECUENTADO PARA CIMENTACIÓN DE PATAS SEPARADAS ANILLO DE PUESTA A TIERRA EN APOYO NO FRECUENTADO PARA CIMENTACIÓN MONOBLOQUE ANILLOS DE PUESTA A TIERRA EN APOYO FRECUENTADO PARA CIMENTACIÓN MONOBLOQUE

45

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  PUESTA A TIERRA:

PUESTA A TIERRA EN TORRES DE PATAS SEPARADAS ANILLO DE PUESTA A TIERRA EN APOYO NO FRECUENTADO PARA CIMENTACIÓN DE PATAS SEPARADAS

46

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  RBD: A continuación se muestra a modo de ejemplo las ocupaciones, zonas de afección y caminos de acceso para uno de los vanos del cantón:

47

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  PRESUPUESTO: Las partidas y el desglose que se contempla en el presupuesto de una línea depende de la compañía eléctrica para la que se realice el Proyecto. En algunos casos son más detallados y en otros casos son más generales. A continuación se muestra el presupuesto que se incluiría en el Proyecto de Ejecución de la obra para este ejemplo de línea aérea (no se han incluido precios ya que éstos dependen del mercado). UNIDADES 1. INGENIERÍA DE MEDIO AMBIENTE

Estudios de trazado y estudio de las medidas correctoras

1 P.A.

2. INGENIERÍA DE PROYECTO

Estudio topográfico, distribución de apoyos, cálculos, elaboración de planos y del Proyecto de Ejecución

1 P.A.

3. GESTIÓN Y TRAMITACIONES

Visado del Proyecto de Ejecución, tramitación de expedientes, obtención de los permisos de los propietarios afectados y la realización de todas las gestiones necesarias para la autorización y la legalización del Proyecto por parte de la Administración

1 P.A.

4. PERMISOS Y DAÑOS

Pago a los propietarios afectados por los derechos de servidumbre de paso, construcción de accesos, pago de daños a propietarios…

1 P.A.

48

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  PRESUPUESTO: UNIDADES 5. MATERIALES

Torres y anclajes SERIE PARIS Conductor CONDOR Cable de guarda OPGW 15,1 mm 17 kA Conjunto de suspensión conductor

1000 Tn. 364,32 km 40,48 km 180 Ud.

Conjunto de amarre conductor

84 Ud.

Conjunto de suspensión cable de guarda

60 Ud.

Conjunto de amarre cable de guarda

14 Ud.

Grapa de suspensión conductor

540 Ud.

Grapa de amarre conductor

252 Ud.

Grapa de suspensión cable de guarda

60 Ud.

Grapa de amarre cable de tierra

14 Ud.

6. OBRA CIVIL

Apertura/Acondicionamiento de caminos de acceso

37 Ud.

Excavación de las cimentaciones

2320 m3

Hormigonado de las torres

2390 m3

Instalación de la puesta a tierra de las torres

1 P.A.

49

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO EJEMPLO PRÁCTICO AÉREO:  PRESUPUESTO: UNIDADES 7. ARMADO E IZADO

Armado e izado de torres

37 Ud.

Conexionado de la puesta a tierra

1 P.A.

8. TENDIDO

Tendido aéreo de una línea doble circuito de tres conductores por fase, dos cables de tierra y una tensión de 400 kV

17,6 km

9. DIRECCIÓN FACULTATIVA Y SUPERVISIÓN DE OBRA

Dirección técnica, supervisión y vigilancia de las actividades de construcción.

1 P.A.

10. PRESUPUESTO DE SEGURIDAD

Presupuesto de seguridad

1 P.A.

11. PRESUPUESTO DE GESTIÓN DE RESIDUOS

Presupuesto de gestión de residuos

1 P.A.

50

PROYECTOS DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN: EJEMPLO PRÁCTICO

Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico A continuación se realizará un ejemplo practico, muy simplificado, de un diseño de una línea subterránea: • El cliente, una compañía eléctrica, para reforzar el suministro eléctrico de la red decide realizar una nueva línea a 220 kV que unirá dos subestaciones existentes. • En uno de los extremos la subestación está situada en zona urbana. Así se debe realizar una conversión de aéreo a subterráneo para poder alcanzarla. • Como información ofrece el tipo de zanja a realizar, la ubicación deseada del apoyo de conversión, la ubicación de la subestación, la capacidad de transporte que se requiere y una cartografía básica de la zona. • Como no indica la intensidad de cortocircuito del sistema que la línea debe soportar, se le reclama. 1


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico

Detalle Zanja

Cartografía con ubicación extremos

CdT= 190MVA Icc= 20kA (0,5s)

• Como información ofrece el tipo de zanja a realizar, la ubicación deseada del apoyo de conversión, la ubicación de la subestación, la capacidad de transporte que se requiere y una cartografía básica de la zona.

2


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico ENCARGO

parking subterráneo  mejor evitarlo


3


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico ENCARGO

disponibilidad cartografía

SI OK


validación de trazado mediante recorrido “in‐situ”

petición de servicios afectados

4


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Definición en detalle del recorrido

No se puede alcanzar el radio de curvatura 5


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Definición en detalle del recorrido

6


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida Para poder realizar el ejercicio, vamos a simplificar datos: CdT = 190 MVA Icc = 20kA (0,5seg) Tamb = 30ºC resistividad térmica suelo T = 3 K∙m/W resistividad eléctrica cobre  = 1,71*10‐8 ∙m (R = /S ) (se trabaja por unidad de longitud) Pérdidas Dieléctrico = 0 , Resistencia Térmica Aislamiento = 0 , Resistencia Térmica Cubierta = 0,5 K∙m/W SB = 1,2 SP / CB = 0,25 Resistencia Entorno  Vamos a considerar

0,75

con L profundidad [K∙m/W]

Y tenemos 2 cables para escoger: 1. Conductor de Cobre de 400 mm2 con pantalla de Cobre de 120mm2 y con aislamiento XLPE 2. Conductor de Cobre de 600 mm2 con pantalla de Cobre de 120mm2 y con aislamiento XLPE 7


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida • En primer lugar debemos comprobar la validez de las pantallas metálicas: Se usa el formulario indicado en la Norma IEC 60949 1   f  r 2 I AD  t  K 2  S 2  ln  1  i   r 

     

En nuestro caso obtenemos una capacidad de 23 kA para 0,5s  Correcto

Observar que el tiempo es un factor que interviene en el resultado, es decir, indicar que una pantalla soporta 23 kA es información incompleta. En nuestro ejemplo si aumentamos el tiempo a 1 segundo, la Icc soportada baja a 16 kA.

8


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida • En segundo lugar obtenemos el circuito equivalente con sus datos:

Wc = i2∙R , Wp = ∙i2∙R , T1 = 0 , Wd = 0 R depende de la sección del conductor T3 Resistencia Térmica Cubierta = 0,5 K∙m/W T4 depende de la profundidad XLPE  Tª de trabajo 90ºC Tª Ambiente  30ºC

Del cual se extrae la fórmula de la obtención de la intensidad: 90 0,5

30 1



9


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida • Calculamos si el cables de menor sección (y más económico) cumple con la CdT  = R400 = = resistividad S superficie



, ,

Solid Bonded 

Single Point 

,

,





17

17

0,75 3 2,0 = 4,5 K∙m/W

T4 = 0,75

= 0,00004275 m ,

,

,

,

,

,

= 357,20 A  No Cumple


Cuidado: Si se calcula el cable para la zanja tipo, de profundidad 1,20m, se obtiene: 0,75 3 1,2 = 2,7 K∙m/W

T4 = 0,75 Single Point 

,



17

,

,

,

= 592,35 A  Cumple 10


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida • Calculamos el otro cable disponible  resistividad

R600 = S = superficie

,

= 0,0000285

,

Solid Bonded 

Single Point 

,

,





 m

17

17

0,75 3 2,0 = 4,5 K∙m/W

T4 =0,75

,

,

,

,

,

,


= 580,38 A  Cumple

• Para cumplir con la CdT debemos elegir el cable 600mm2 H120 con conexionado SP  No es suficiente  al realizar un SP debemos comprobar las tensiones inducidas

11


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida • La tensión inducida aumenta con la longitud des del punto de puesta a tierra

  2·S  E  I ·2·w·10 7 ·ln   d  

[V / m]

I = 498,62 A w  frecuencia angular  2∙∙f = 2∙∙60 = 377 rad/s S  distancia entre fases = 250 mm d  diámetro medio de la pantalla = 83,80 mm

El tramo subterráneo tiene una longitud de 534m  E = 35,85 V Debe ser inferior al valor impuesto por el cliente o por el valor de uso común en el país.

12


Líneas Subterráneas – Ejemplo Práctico Selección del cable y tipo instalación para conseguir CdT requerida • La tensión inducida en cortocircuito no debe afectar a la cubierta Se muestra el caso para un defecto monofásico Se considera 9 kV como el límite a aplicar a la cubierta

2 E  I cc · R CT

   2 · ·10  

 2 ·D 2 7 ·ln   d ·r CT 

   

2

V   m 

Icc = 20 kA w  frecuencia angular  2∙∙f = 2∙∙60 = 377 rad/s D  distancia entre fase y cable de tierra = 340 mm d  diámetro medio de la pantalla = 83,80 mm RCT  resistencia del cable de tierra = 0,0001425 Ω/m rCT  radio del cable de tierra =

= 6,18 mm

El tramo subterráneo tiene una longitud de 534m  E = 5,3 kV  Cumple

13

LECTURAS RECOMENDADAS:

LECTURAS RECOMENDADAS: A continuación se muestra una relación de libros recomendados:  «LÍNEAS DE TRANSPORTE DE ENERGÍA», Luis María Checa (Marcombo Boixareu).  «ANÁLISIS DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA», William D. Stevenson (Mc Graw Hill).  «TRANSPORTE DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA», José Luis Tora Galván (Universidad Pontificia de Comillas).  «CÁLCULO Y DISEÑO DE LÍNEAS ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN», Pascual Simón Comín, Fernando Garnacho Vecino, Jorge Moreno Mohíno y Alberto González Sanz (Garceta grupo editorial).  «OVERHEAD POWER LINES», F. Kiessling, P. Nefzger, J.F. Nolasco y U. Kaintzyk (Springer).

1

Curso Líneas Eléctricas Alta Tensión

Recommend Documents