ELABORACION DE PROYECTOS DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN ELECTRICAS 1. GENERALIDADES. En la elaboración de proyectos de líneas de transmisión, en el Perú lo primero que tenemos que tener en cuenta son las normas peruanas que emite la Dirección General de Electricidad (DGE) y la Dirección Ejecutiva de Proyectos (DEP) del Ministerio de Energía y Minas (MEM), los cuales a continuación se enumeran. -
Código Nacional de Electricidad Suministro – 2001 y 2011.
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Reglamento de la Ley de Concesiones Eléctricas N° 258844
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Normas del Código Nacional de Electricidad Electricidad y la ley de concesiones concesiones Eléctricas y su Reglamento.
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Especificaciones técnicas técnicas para las obras civiles y el montaje electromecánico de líneas de transmisión para electrificación rural (RD 022-2003 EMDGE)
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Especificaciones técnicas para el suministro de materiales y equipos de líneas de transmisión para electrificación rural (RD 028-2003 EMDGE)
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Especificaciones técnicas para el levantamiento levantamiento topográficos topográficos para electrificación rural (RD 030-2003 EMDGE)
2. ESTUDIO DE SELECCIÓN DE RUTA DE TRANSMISIÓN
UNA LINEA LINE A DE
a) Información Básica Necesaria. Para seleccionar adecuadamente la ruta de una línea de transmisión es necesario contar con la siguiente información básica.
Punto de alimentación. Es necesario tener autorización de la empresa concesionaria o generador de la energía que se transmitirá t ransmitirá a través de la línea, además del lugar hasta donde se llevara la energía.
Carta Nacional. Estas cartas se obtienen en el Instituto Geográfico Nacional (IGN),
Mapa de Áreas Naturales Protegidas del Perú. Este mapa se puede obtener en el Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA), el cual es un Organismo Público Descentralizados del Ministerio de Agricultura.
Mapa Geológico del Perú. Este mapa es elaborado por el Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú (INGEMMET), en este mapa se puede averiguar sobre qué zonas que tienen riesgo geológicos naturales tales como deslizamientos, huaycos, derrumbes, aludes, aluviones, sismos, inundaciones, etc. Que amenazan las diversas regiones del país.
Mapa de zonas Arqueológicas Arqueológicas del Perú. Este mapa es proporcionado por el Instituto Nacional del Cultura. Mapas de carreteras principales, secundarias y trochas carrózales existentes y proyectadas, el cual es proporcionado por el Ministerio de transporte y Comunicaciones. Planos de los sistemas de transmisión, subtransmisión y distribución de líneas primarias existentes y proyectadas; el cual se puede obtener en el Ministerio de Energía y Minas o en las empresas concesionarias de electricidad de cada zona. También es necesario conocer los planos de los límites urbanos y los planos de desarrollo urbano de los distritos y provincias para conocer zonas especiales tales como: aeropuertos, zoológicos, parques, cementerios, áreas deportivas, etc. toda esta información se puede obtener de las respectivas municipalidades. También es necesario tener información del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) para obtener datos de velocidad de viento y temperaturas de las zonas correspondientes. Finalmente es necesario tener información del Instituto Nacional de estadísticas e informática (INEI) para obtener datos socioeconómicos crecimiento poblacional, etc. De las zonas correspondientes. Con toda la información básica necesaria; para definir adecuadamente, la ruta de un alinea de transmisión, es necesario la participación de un grupo de multidisciplinario de profesionales: ingenieros electricistas, civiles, geólogos, mecanismo. Ambientalistas, arqueólogos y sociólogos.
.b)
Criterios de Selección de RUTA. A continuación se describe los criterios básicos que se deben tener en cuenta para seleccionar la ruta de una línea de transmisión.
- Rutas alternativas. Se debe plantear dos o más alternativas sobre las posibles rutas de la línea de transmisión; estas alternativas se obtienen de visitas terrestres (con camioneta) y con las ayuda de un GPS (Figura 1.1 se muestra GPS), se debe ir trazando la ruta de la carretera por donde circula la camioneta, adicionalmente en la actualidad para este planteamiento también es de mucha ayuda el software Google Earth, en la figura 1.2, se observa una vista Google Earth, donde se puede observar una vista isométrica de las posibles rutas a seleccionar.
Figura 1.1 modelo de GPS
Figura 1.2. Vista de varias rutas capturas en Google Earth
- Accesibilidad. La ruta en lo posible, debe estar cerca de carreteras y trochas carrozables y en el peor de los casos debe tener caminos de herradura, por ello es necesario conocer la ruta de carreteras, para coordinar un acercamiento conveniente, pero minimizando a su vez los cruces con los mismos. La accesibilidad es un tema importante a tomar en cuenta, ya que cuando una línea tiene buenos accesos los costos de ejecutar la línea de transmisión y su posterior operación y mantenimiento disminuye notablemente en comparación con una línea que tiene pocos accesos, además los accesos facilitan la construcción de la línea ya que los materiales y equipos necesarios se pueden transportarlos con facilidad.
- Selección de la ruta más corta y número de vértices. Como es lógico, la ruta ideal de una línea de transmisión es una línea recta (ver ruta 1 de la figura 1.2), pero esto en la práctica es casi imposible sobre todo cuando es una línea larga, sin embargo un criterio a tomar en cuenta es que debe tratarse que los vértices sea lo menos posible, y que el ángulo de los vértices sean lo más pequeños posibles. Los vértices de la ruta se convierten lógicamente en puntos, donde necesariamente se ubicaran estructuras. Por lo tanto, los vértices deben ser ubicados cuidadosamente, con el fin de que permitan la ubicación de la estructura teniendo en cuenta factores técnico-económicos (poseer buena altura, buenos accesos, buena estabilidad del terreno). Estos puntos deben ser, además fácilmente identificables, por lo que en estos puntos es necesario poner hitos de concreto, y además dejar marcas en las rocas fijas para su fácil identificación, ya que muchas veces los hitos son extraídos.
- Naturaleza del terreno. Se debe tener en cuenta, la naturaleza de los terrenos, con el fin de evitar que las posibles rutas pasen por terrenos con las siguientes características. a. Zonas muy rocosas o excesivamente accidentadas. b. Zonas inestables de media ladera. c. Terrenos de muy fuerte pendiente. d. Zonas hidrográficas donde se presente inundaciones, existan malos drenajes y de suelos con bajas capacidades portantes (baja capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre el terreno). e. Terreno con alto grado de erosión. f. Terrenos o zonas con alto grado de contaminación. g. Zonas de lagunas o zonas pantanosas. h. Terrenos de propiedad privada, aunque esto es imposible, sin embargo es necesario tratar de evitar lo más que se pueda.
- Conservación del medio ambiente y zonas arqueológicas. Se debe tener en cuenta la conservación del medio ambiente, y la preservación de las zonas arqueológicas de tal manera que se debe evitar que las posibles rutas pasen por:
a. Zonas con vestigios arqueológicos. b. Zonas protegidas por el Estado peruano según el Decreto Supremo N°010-90-AG que habla sobre el sistema nacional de áreas naturales protegidas por el Estado. c. Zonas cultivables y de alta vegetación (bosques), para evitar talar los árboles, de tal manera que no se afecte la flora y fauna de la zona. d. Zonas Turísticas que pueda dañar el paisajismo.
- Zonas pobladas y edificaciones especiales. Evitar en lo posible el acercamiento o cruce con zonas pobladas o cultivables además se debe evitar pasar por edificaciones especiales tales como: aeropuertos, zoológicos, parques, cementerios, aéreas deportivas, etc.
- Cruces de la línea. En lo posible se deben evitar cruzar frecuentemente vías férreas autopistas, carreteras principales, redes eléctricas existente o proyectadas Sin embargo, si no fuera posible evitar dichos cruces, se debe tener en cuenta que los ángulos mínimos de cruce del eje de la línea con carreteras, ferrocarriles, líneas de alta tensión, etc. Según la Norma sobre “Especificaciones Técnicas para Levantamiento Topográficos
electrificación Rural (RD 030-2003 EMDGE), deben ser los siguientes: a. Carreteras, líneas férreas y vías navegables 15° b. Líneas eléctricas de media y alta tensión 15° c. Oleoductos y gasoductos 60 ° Finalmente, una vez que se identificaron las posibles alternativas para las rutas que sean factibles posteriormente, se debe realizar una verificación en sitio (campo) de las condiciones de las rutas preseleccionadas, hasta determinar la más adecuada para la construcción de la línea desde el punto de vista social, ambiental, técnico y económico. Esta actividad debe ser realizada tomando en consideración los criterios mencionados y algunos otros que considere el equipo multidisciplinario de ingenieros electricistas, civiles, geólogos, mecánicos, ambientalistas, arqueólogos y sociólogos. El trazo de la ruta seleccionada, deberá ser presentado por el consultor en planos del IGN o equivalente a escala 1:25000 mostrando los ángulos, accesos, ríos, quebradas, líneas eléctricas existentes, edificaciones especiales.
3. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO. El levantamiento topográfico es una de las principales actividades e importantes para diseñar una línea de transmisión, el ingeniero proyectista o consultor debe asegurarse que el levantamiento topográfico debe realizarlo un topógrafo con experiencia en trabajos similares, porque si el levantamiento topográfico es incorrecto la línea estará mal diseñado. El levantamiento topográfico debe cumplir con lo que indica la Norma “Especificaciones
técnicas
para levantamiento topográficos para Electrificación Rural (RD 030- 2003 EMDGE)” y la Norma MEM/DEP-511 “Especificaciones Técnicas para la Elaboración de Estudios de Topografía”
El objeto de los trabajos topográficos es la reproducción lo más fiel posible, de la morfología del terreno donde se construirán las obras de infraestructura eléctrica.
a) Condiciones generales para el trazado de la línea. Las normas generales que deberán tenerse en cuenta durante el levantamiento topográfico del trazo de la línea de transmisión, son las siguientes: Se debe ubicar un punto de control geodésico de orden “B” cerca al
trazo de la línea de transmisión otorgado por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) desde este Punto Geodésico se Georreferenciara todos los Vértices de la Línea en orden “C” debidamente
monumentado según las normas (RD 030-2003 EMDGE) que serán los puntos de partida para el levantamiento topográfico. El Angulo mínimo de cruce con carreteras, líneas férreas y otras líneas (transmisión, telégrafo o teléfono) deben ser de 15°, en caso de oleoductos y gaseoductos debe ser 60° Se debe evitar, en lo posible que el trazo de la línea de transmisión pase por zonas densamente pobladas, edificios públicos, construcciones y áreas de recreación, cuarteles, polvorines, campos de aterrizaje, fabricas, cementerios, zonas arqueológicas, etc.
b) Sistema de referencia geográfica. El sistema de referencia geográfico a utilizar cuando se hace el levantamiento topográfico, debe ser las coordenadas UTM (Universal Transversal Mercator) obtenidas con un GPS, utilizando el sistema PSAD 56 (Provisional South American 1956), aunque actualmente se debe usar el WGS 84 (World Geodetic System – Sistema Geodésico Mundial 1984)
c) Descripción de los trabajos topográficos para líneas de transmisión. 1. Coordenadas, taquimétricas.
cotas
de
los
vértices
y
distancias
Los vértices determinados en el terreno serán unidos mediante una poligonal abierta (Figura 1.3) que determinará coordenadas y cotas para cada una de ellos. Los ángulos de esta poligonal deben ser leídos empleando equipo electrónico ESTACIÓN TOTAL con lectura directa a 1 segundo sexagesimal, efectuándose dos reiteraciones en posición directa y tránsito del lente del instrumento. Además deben leerse los ángulos internos y externos en cada vértice. La lectura de los ángulos verticales y horizontales del trazo topográfico será hecha empleando equipo electrónico ESTACIÓN TOTAL con lectura directa a 1 segundo sexagesimal. Todos los vértices serán Georreferenciados en orden “C” se
utilizaran GPS DIFERENCIAL para la determinación de coordenadas de los vértices y se Monumentara según las normas de “Especificaciones Técnicas para Levantamiento Topográfico Electrificación Rural”
Figura 1.3 Eje de la línea de los vértices V41, V42, V43.
2. Levantamiento del perfil longitudinal. En terreno llano o con pendiente constante y en líneas primarias en 22,9 kV, la nivelación del perfil longitudinal será hecha con puntos del relieve a una distancia no mayor a 30 m mientras que en líneas de 60 kV y 138 kV, la separación máxima entre puntos del relieve será de 50 m. En terrenos con relieve variable, o donde sea necesario registrar detalles importantes del terreno, la cantidad de puntos y la distancia entre éstos será la necesaria para la fiel representación del perfil longitudinal. Lamentablemente en la norma solo habla hasta 138 kV, sin embargo es necesario que el consultor utilice un criterio razonable para mayores tensiones. Para tener una idea del perfil longitudinal de una línea de transmisión, es necesario tomar los puntos del eje de la línea (figura 1.4) con la mayor detalle que se tengan para después lo puedan unir los puntos los software PLSCAD o DLTCAD y puedan generar el perfil longitudinal de la línea (Figura 1.5)
Figura 1.4 eje de la Línea de V41 a V42
Figura 1.5 Perfil longitudinal de la línea V41 a V42.
3. Perfiles laterales. Cuando la pendiente del terreno transversal al eje del trazo sea mayor que el 30% se deberá levantar un perfil lateral a la izquierda o a la derecha del eje (en el lado más alto según corresponda) (Figura 1.6). El perfil lateral deberá levantarse para una proyección horizontal medido a partir del eje la línea, según el nivel de tensión y a la siguiente distancia: (Figura 1.7)
De 3m para líneas primarias en 22,9 kV De 6m para líneas de 60 kV y 138 kV De 10 m para líneas de 220 kV
Figura 1.6 Contra perfil a lado izquierdo
Figura 1.7 Contra perfil a lado izquierdo 10.00 mt del eje
4. Planimetría (Figura 1.8) Juntamente con el levantamiento del perfil deberá ser levantada una franja planimétrica de 25 metros de ancho a cada lado del eje (ancho total 50 metros) para líneas de transmisión de 220 kv, en la que indicará la siguiente información obtenida en el Campo:
Tipos de cultivos y límites de los predios. El nombre de los propietarios. Tipo y altura de los árboles. Las carreteras, vías férreas y caminos. El curso de los ríos, quebradas, acequias, canales, etc. Las Líneas eléctricas y de telecomunicaciones, cable carriles, teleféricos, oleoductos, gasoductos, acueductos, etc. Cruces de líneas de transmisión altura de cables. Las casas, edificios, corrales, granjas. Los accidentes topográficos importantes, tales como taludes, barrancos y en general, los obstáculos de cualquier naturaleza indicando su altura y relación con el trazo. Para las líneas eléctricas y de telecomunicaciones deberán ser indicadas también los ángulos respectivos con relación al eje de la línea, la altura de todos los conductores y cable de guarda (si existiera) en el punto de cruce, la tensión de la línea y la temperatura ambiente a la que se han efectuado las mediciones. En el caso de líneas de telecomunicaciones que estuviesen ubicadas cerca del eje de la línea, pero fuera del alcance de la franja planimétrica y que corran paralelamente a ésta, se deberá dar información indicando:
Longitud del paralelismo Distancia exacta del eje de la línea.
Figura 1.8 Planimetría.
5. Información complementaria. Durante los trabajos del levantamiento topográfico de la línea de transmisión se debe determinar, además:
Cantidad de árboles que será necesario talar en una franja de 8 metros a ambos lados del eje (ancho total 16 metros). Los árboles a talarse serán los superiores a 3,5 m. Clasificación superficial del suelo donde se localiza el trazo, e indicar si es zona húmeda o salitrosa. Facilidades de transporte y accesibilidad al eje de la línea. Nombre de ciudades, pueblos, localidades o nombres de los accidentes geográficos más cercanos al eje de la línea.
6. Levantamientos de quebradas profundas. En las quebradas profundas, en las que los taludes del terreno presenten pendientes muy pronunciadas, y donde se prevea la existencia de un vano de gran longitud, se hará el levantamiento en detalle sólo hasta cierta profundidad de la quebrada, de tal manera que provea los elementos de juicio suficientes para una adecuada localización de estructuras. El perfil complementario será sólo aproximado puesto que no tendrá ninguna influencia en el diseño de la línea.(Figura 1.9).
Figura 1.9 Quebrada profunda de 1200 mt de vano y 800 mt de profundidad.
7. Estacado y monumentación.
Los vértices, los puntos principales y de referencia serán materializados en el terreno por hitos de concreto de f’c=14 MPa
(140 kgf/cm²), de resistencia a la compresión simple a los veintiocho (28) días de vaciado en forma de troncos de pirámide de 0,40 m de altura y con bases cuadradas de 0,20 x 0,20 m la superior, y 0,30 x 0,30 m la inferior para líneas primarias y para las líneas de transmisión la altura será de 0,50 m con base cuadrada de 0,20 x 0,20 m en la superior y 0,40 x 0,40 m en la inferior. Llevarán, además, en el centro, un perno de 12 mm de diámetro y 15 cm de longitud, del que se visualizará solamente su cabeza la que será pintada en color anaranjado. En la Figura 1.10 se muestra un ejemplo de Hito.
Figura 1.10 Ejemplo de monumentación de Hito. Los hitos podrán ser prefabricados y se enterrarán en el terreno sobresaliendo 15 cm. En terrenos rocosos, los hitos se construirán en sitio. Los hitos de concreto serán referidos a dos puntos naturales o estacas que estén en ambos lados del eje; la distancia a estos puntos no será menor a 1 m ni mayor a 4 m. (Figura 1.11) En los puntos de estación que no sean vértices de la poligonal y donde el terreno lo permita, se colocarán estacas de madera de 5 x 5 x 40 cm que sobresalgan 5 cm de la superficie del terreno. En suelo rocoso podrán pintarse directamente sobre éste, la marca pertinente. (Figura 1.12)
Figura 1.11 Estaca de referencia
Figura 1.12 Estaca de Alineamiento o punto de paso Para facilitar la identificación del trazo, deberá señalizarse los vértices y otros puntos del eje del trazo, para el cual deberán señalizarse las rocas u otros puntos próximos al trazo, que se conserven en el tiempo y faciliten su identificación. Estas referencias serán pintadas de color rojo y en número suficiente con un promedio mínimo de 1 por km. (Figura 1.13)
Figura 1.13 Señalización con banderolas. La señalización sobre los hitos será en bajo relieve y adicionalmente serán identificadas con letras de color rojo y enumerado en forma correlativa a partir del punto de salida hasta el punto de llegada. La nomenclatura de los hitos deberá ser la misma que se indicará en los respectivos planos topográficos. Se indicará con flechas la dirección (rumbo) de la línea.
8. Tolerancia Las tolerancias admisibles serán las siguientes:
a. En longitud Para cierres de poligonal y distancias entre vértices E = 0,25 K E en metros K distancia, en Kilómetros
b. En Altitud Para cierres de poligonal y desnivel entre vértices E = 0,10 K E en metros K longitud poligonal, en kilómetros
9. Georreferenciación 9.1 Objetivo Plasmar la localización geodésica de la línea de transmisión de los puntos notables (VERTICES) estos puntos serán georreferenciados en orden “C”.
10. Personal Técnico y equipos para cuadrilla de topografía. Una cuadrilla típica para trabajos en levantamientos topográficos en línea de transmisión está compuesto por: - 1 Topógrafo con experiencia. - 1 Operario topógrafo - 3 Ayudantes de Topografía Y debe de contar con el siguiente equipo necesario: - Una estación total - Un GPS Diferencial (1 base y un rover) - 3 Prismas - 5 Radios portátiles. - 2 Gps Navegador.
11. DISTANCIA MÍNIMA DE SEGURIDAD.
PROCEDIMIENTO PARA LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICOS. 1. Una vez definido el trazo por los especialistas se procederá a Georreferenciar los vértices en orden “C”, la distancia entre vértices
varía según el trazo, si se tiene distancias entre vértices mayores a 10 km se colocaran puntos de control de alineamiento cada 5 km o dependiendo de la topografía del terreno esto para mantener el alineamiento y llevar un mejor trabajo, los puntos de control serán hormigonado y tendrán un fierro en el centro.
2. Una vez georreferenciados los vértices y monumentados se procederá hacer el levantamiento topográfico de la Línea de transmisión con los equipos (Estación total o Gps diferencial RTK) teniendo presente todo lo que se explicó anteriormente. 3. Ejemplo: Estacionar el equipo en el centro del Hito y dar vista atrás al vértice anterior 00°00´00” se medirá el ángulo al vértice siguiente y tiene un ángulo de deflexión de +27°20´13” lo cual significa que el ángulo visado a la V- 3 es 180°+27°20´13”= 207°20´13” Para ubicar el ángulo de la dirección de la patas se procederá a calcular: 207°20´13” / 2 = 103°40´6.5” es la bisectriz del ángulo. 103°40´6.5” – 45°00´00” = 58°40´6.5” es el ángulo para la PATA “A” 58°40´6.5”+ 90°00´00”= 148°40’6.5” es el ángulo para la PATA “B” 148°40’6.5”+ 90°00´00”= 238°40´6.5” es el ángulo para la PATA “C” 238°40´6.5”+ 90°00´00” = 328°40’6.5” es el ángulo para la PATA “D”
Se procederá a colocar las estacas de referencia (figura 2.1) y se procederá a medir las secciona diagonales de cada pata.
Figura 2.1 Vértice 4. Recomendaciones: Cuando se haga el levantamiento topográfico con estación total siempre en los vértices colocar banderolas encima del hito nivelado y ajustado con alambres para tener siempre una vista hacia el vértice en caso el equipo se desnivele. Siempre el ayudante tiene que tener conocimiento de lo explicado anteriormente para que pueda dar los puntos a medir (cruces de línea, carreteras, contra-perfil, quebradas etc) Tener libreta topográfica donde se apunte todo la planimetría y los datos de cruce de línea su altura y profundidad aproximada de la quebrada profunda.
5. Datos a entregar. Se entregaran los datos siguientes en archivo del levantamiento topográfico (Figura 2.2) y las secciones diagonales de los vértices.(Figura 2.3)
Figura 2.2 Modelo para entrega de información para programa PLSCAD
Figura 2.3 Modelo para entrega de Secciones diagonales.
