Apuntes Lineas

UTN Facultad Regional Concordia

1 de 82 APUNTES DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN PLANIFICACIÓN Y DISEÑO ELECTROMECÁNICO

TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA

LÍNEAS ELÉCTRICAS

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA

NACIONAL

FACULTAD REGIONAL CONCORDIA

Prof. Ing Fernando Marull



1.‐ INTRODUCCIÓN

El papel de la planificación de las redes eléctricas, es desarrollar métodos para procesar datos y cálculos que nos permiten llegar a avances en el desarrollo de las redes tomando en consideración el incremento en el consumo conservando al mismo tiempo una buena calidad del servicio suministrado al menor costo posible.

La planificación debe ser capaz de responder a preguntas tales como: que tensión utilizar, qué tipo de materiales, qué construcciones de conjunto convienen elaborar con estos elementos?.

Al decidirse a construir una línea, deben tenerse en cuenta las consideraciones básicas, como la longitud, para la cual mientras más larga es, mas alta es la clase óptima del voltaje. Suponga que los voltajes y potencias se han elegido para una línea propuesta de longitud sabida.

El número de ternas, la sección conductora, y el espaciamiento de conductores por fase deben ser elegidos. Los criterios decisivos aquí son efectos de la impedancia, de efecto corona y caída de tensión de la línea. A demás el tipo del conductor, el nivel del aislamiento, también se debe seleccionar.

Debe elegirse los parámetros de manera satisfactoria, para un diseño económicamente aceptable. Las características eléctricas son importantes en el diseño y la operación de las líneas de la transmisión. De todos modos puede asegurarse que cuanto mayor sea el voltaje de transporte más conveniente será la solución de la transformación intermedia la energía eléctrica en grandes poblaciones.

2.‐ DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN DE TRANSMISIÓN

La elección debe realizarse en base a las tensiones Normalizadas de modo de poder tener equipamiento normalizado y más adecuado disponible producido por los fabricantes .

Tensiones normalizadas

500

Transmisión E.A.T 330

220

132 Subtransmisión A.T.

66

33 Distribución

M.T. 13,2

6,6 Distribución industrial 3,3

0,22 ‐ 0,40 Usuarios B.T.



Parámetro del Momento Eléctrico El cometido se un Sistema de Transmisión es enviar la energía de un sitio donde es generada a otro lugar donde será consumida o es demandada al producto de ambas magnitudes le llamamos momento eléctrico:

- Potencia - Distancia

Ambas determinan el momento eléctrico lo que nos da una idea de importancia real del compromiso del transporte de la energía es por ello que la elección de la Tensión de Transmisión debe hacerse en base a varios criterios;

Criterios para la elección de la Tensión de Transmisión Distintos son los criterios para la elección de la tensión más adecuada de transmisión Criterios de Operación:

- La Potencia Natural - Tensiones existentes - Nivel de aislamiento (BIL) - Estabilidad

La Potencia Natural es el criterio que nos indica si la línea será capacitiva o inductiva y como deberá ser compensada

PN = Un2/Zc

Donde:

Zc: impedancia característica

Se puede asignar como criterio rápido para tener una idea de la longitud y potencia que es posible transmitir

Para una línea corta 1,5 PN

Para una línea larga 1 PN

Generalmente Zc en un valor que se encuentra entre los 300 Ω a 400 Ω

Por ejemplo: Para Zc = 350 Ω

En 132 Kv PN = 49 MVA

En 500 Kv PN = 714 MVA

Entre otros elementos, el conocer la potencia natural de la línea nos permite también elegir la tensión más adecuada.

Las Tensiones existentes Se deben analizar siempre cuales son las tensiones disponibles en la zona emisora o receptora y si capacidad disponible para el servicio ya que siempre será más económico utilizar tensiones existentes



Transformador U1 U2

Longitud

El Nivel de Aislamiento (BIL) Se deben analizar el NBA con el cual se va a trabajar ya que este parámetro es siempre correlacionable con el costo de la instalación en forma.

La Estabilidad En un sistema elemental se pueden plantear la relaciones de potencias de transmisión conla impedancia de la linea.

θsenxLUUP.. 21= ; Generalmente θ esta entre 25° y 35°

Si consideramos U1 ;U2 x y Senθ que son constantes la potencia activa que es capaz de ser transportada será función del cuadrado de la tensión e inversamente proporción a la longitud la La

potencia máxima se da para el caso de θ 90º pero ese sería el Límite de Estabilidad Estática pero

no se puede operar en ese punto pero lo real es que la potencia transportada se eleva con el cuadrado de la tensión de transmisión

xLUUP.. 21= (No se puede operar porque cualquier perturbación me saca de la estabilidad).

Criterios Económicos :

Las Perdidas Eléctrica de Energía: Longitudinales (skin – Joule)

Transversales (Joule de aisladores y corona): Longitudinales (skin – Joule)

Debidas a efecto Joule y skin – Estas pérdidas aparecen cuando la línea es cargada y circula una corriente por la misma por lo que las pérdida están correlacionadas cuadráticamente con las cargas de uso de la línea, se anulan cuando la línea esta en vacio

Joule: [ ]ϕcos..3

..3 2

UPIkm

kWRIP Tj =⇒= reemplazando nos queda:

RV

PP Tj .

cos..3.3

22

2

ϕ= Donde TP = potencia transmitida.

Transversales (Joule de aisladores y corona): Estas pérdidas aparecen cuando la línea es conectada aunque no circula una corriente por la misma son importantes cundo la línea estará con pocas horas uso

Carga



Pérdidas por efecto Joule las pérdidas transversales tienen lugar en las cadenas de aisladores a partir de las fugas superficiales y volumétricas de los aisladores si bien son bajas las misma se producen en todas las cadenas y en las tres fases, además aumentan notablemente en los días de lluvia es por ello que para su integración anual, se evalúa en base a días secos y días de lluvia o humedo. La potencia disipada de cada aislador será:

)(.. 22 faseunaenYUPPPYUP i =⇒=⇒= ∑

En las tres fases sería:

YUPT ..3 2=

La energía pérdida será:

).(.8760..3 2sec

2 humedaddedíasYUhumedaddedíasYUE húmedoo +⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ −=

En costo será: Costo $ = E.e siendo e = $/MW e = el precio unitario de la energía

EFECTO CORONA El efecto corona se presenta cuando el potencial de un conductor en el aire se eleva hasta valores tales que sobrepasan la rigidez dieléctrica del aire que rodea al conductor. El efecto corona se manifiesta por luminiscencias o penachos azulados que aparecen alrededor del conductor, mas o menos concentrados en las irregularidades de su superficie.

La descarga va acompañada de un sonido silbante y de olor de ozono. Si hay humedad apreciable, se produce ácido nitroso. La corona se debe a la ionización del aire. Los iones son repelidos y atraídos por el conductor a grandes velocidades, produciéndose nuevos iones por colisión. El aire ionizado resulta conductor (si bien de alta resistencia) y aumenta el diámetro eficaz del conductor metálico.

En las líneas de transmisión, el efecto corona origina pérdidas de energía y, si alcanza cierta importancia, produce corrosiones en los conductores a causa del ácido formado.

El efecto corona es función de dos elementos: el gradiente potencial en la superficie del conductor y la rigidez dieléctrica del aire en la superficie, valor que a su vez depende de la presión atmosférica y la temperatura.

En un campo uniforme, a 25 °C y 760 mm de presión, la ionización por choque aparece al tener un valor máximo de 30 kV/cm, que corresponde a 21.1 kV/cm sinusoidal. En el caso de las líneas aéreas de transmisión de energías, se ha demostrado que el fenómeno depende del radio del conductor. El valor del gradiente de potencial para el cual aparece la ionización en la superficie del conductor se llama gradiente superficial crítico y varios investigadores indican que vale:

g0 = 30( 1 – 0.7 r ) kv/cm eficaz

Donde r es el radio del conductor en cm. Existen fórmulas que nos suministran este valor en función de la presión barométrica y la temperatura ambiente. Pero estas fórmulas sirven para conductores de sección circular y perfectamente lisa. Los conductores de líneas aéreas están formados por varios alambres cableados y enrollados en hélice y tienen



raspaduras propias de su fabricación e instalación. Esto hace aumentar el gradiente crítico, por encima de las estimaciones teóricas. Los fenómenos descriptos en forma somera hasta aquí, nos permiten afirmar que la superficie de un conductor libera iones de ambos signos. Como la tensión es alterna, algunos son atraídos hacia el conductor, conforme su polaridad en el momento en que se considere mientras que otros, son rechazados y se alejan hacia moléculas neutras para formar iones pesados. Los que se alejan, debido a que disminuye el gradiente, al cambiar la polaridad del conductor se reinicia la ionización por choque. Esta ligera descripción indica por un lado que la energía necesaria para producir la ionización y por otro la necesaria para producir los movimientos de las cargas. La primera es importante y la forma de estimarla es:

Pc = pérdidas por efecto corona en Kw/km/fase. f = Frecuencia en Hz Uf = Tensión eficaz, entre fase y neutro, en kv DMG = distancia media geométrica entre conductores, en m r = radio del conductor, en m F = factor función de la relación Uf/U0

U0 = tensión eficaz, entre fase y neutro, en kv, que provoca la descarga

El valor de F se toma:

Uf/U0 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 F 0.0011 0.014 0.018 0.025 0.036 0.053 0.085 0.150 0.950

Esta fórmula es para buen tiempo, en otras condiciones, es necesario hacer intervenir los efectos correspondientes. Podemos cerrar este tema diciendo que las pérdidas por efecto corona se pueden mantener en valores tolerables manteniendo la tensión a la ocurre el fenómeno, más alta que la tensión entre fase y tierra en un 20 a 40%, para lo cual, es necesario que el diámetro del conductor sea grande o, en caso contrario, formando cada fase por medio de más de un conductor.[4] ( En nuestro país esta cantidad de conductores por fase indica la tensión de transporte de la línea, por ejemplo: 1 conductor por fase 132 KV, 2 conductos 220 KV, 4 conductores 500 KV.) El efecto corona es una descarga, en ocasiones luminosa, debida a la ionización del gas que rodea a un conductor en el cual existe un gradiente de potencial superior a un determinado valor Aparece a tensiones altas: aproximadamente 30 kV/cm en el aire En las líneas aéreas, puede aparecer en los conductores, herrajes, amortiguadores, aisladores, y en general en cualquier punto donde se supere el gradiente de potencial mínimo. Los efectos más importantes son: Pérdidas de energía Radiointerferencias Otros efectos: Deterioro del material, Producción de compuestos contaminantes



Tensión crítica disruptiva Es la tensión a la que el campo en la superficie del conductor excede la rigidez dieléctrica del aire y comienza el efecto corona. Existe también una tensión crítica visual, superior a la tensión crítica disruptiva, a partir de la cual el efecto corona se hace visible. Cálculo de la tensión disruptiva Fórmula de Peek Donde Ud es la tensión crítica disruptiva (eficaz, tensión de línea) en kV

√3 . . . .

Donde r =es el radio del conductor en cm D =es la distancia media geométrica entre fases en cm

= es 21,1 kV/cm es la rigidez dieléctrica del aire md = es el coeficiente de rugosidad del conductor: 1 para hilos de superficie lisa 0,93 a 0,98 para hilos oxidados o rugosos 0,83 a 0,87 para conductores formados por hilos = es el factor de corrección de la densidad del aire (1 a 76 cm y 25 ºC)

3,921

273

h = es la presión barométrica en cm de mercurio

= la temperatura del aire en grados centígrados

= es un factor que aplica el efecto de la disposición de los conductores en haces (dúplex, tríplex, etc) Si hay un solo conductor por fase 1 Se puede calcular para n conductores por fase

1 1 /

2 sin



S = separación entre subconductores Calculo Pérdidas por efecto corona en una Línea Fórmula también debida a Peek donde

241

25 . √3 √3

. 10

es la pérdida de potencia por fase en kW/km es la frecuencia en hercios (50) es la tensión compuesta más elevada es la tensión compuesta crítica disruptiva

Potencial alrededor de un conductor Para Línea de cuatro conductores

Cámaras de radiación ultravioleta Contienen dos canales de video: Una imagen sensible únicamente la radiación ultravioleta, en un rango de frecuencias superior a la de la radiación solar pero dentro del rango de emisión del efecto corona Una imagen sensible a la radiación visible. Ambas imágenes se muestran simultáneamente en la misma pantalla Ejemplo: detección mediante cámaras de radiación ultravioleta



Tiempo Equivalente (Te)

Para cada sección y tipo de conductor que consideramos se puede calcular la energía de pedidas longitudinales por efecto Joule anuales, y estas serán vinculadas con un Te que denominamos Tiempo Equivalente.

Definimos “Tiempo Equivalente” al tiempo en horas anuales durante el cual la línea operando a carga nominal, tendría las mismas pérdidas Joule como se hubiera operado con la carga modulada por las monótonas diaria y anuales durante un año.

Vemos que las pérdidas anuales con carga variable son

.

Donde

Pj = Pérdidas Joule

PT = Potencia Transportada

PT max= Potencia Transportada máxima

Vemos que las pérdidas anuales equivalentes para la potencia transportada máxima

.

Aplicamos

.

18760

.

8760 7800 6800 5800 48008760 7800 6800 5800 4800

Te

Tu



PLANIFICACIÓN Y SECCIÓN ECONÓMICA

Para definir la sección económica para definir la conveniencia de la inversión a realizar se deberá evaluar el costo total que esta dado por todos los costos parciales a lo largo de toda la vida útil de la instalación.

El costo total CT es la integración de :

• Gastos por pérdidas técnicas CP Joule + Corona

• Inversión para el implante de Obra CI

• Gasto de mantenimiento CM

Las pérdidas de energía CT disminuyen cuando aumentamos la sección del conductor Las de Mantenimiento CM en menor medida Los costos de inversión CI aumentan con las secciones como estas va a saltos discretos esto es en realidad también as saltos en función de las secciones 35, 50, 70, 90, 120, 180, 240 y 300 mm que son las secciones normalizadas Deberá existir una solución de compromiso que es un zona de secciones económicas.

4.1. Cálculo Veamos in método de Cálculo que tenga en cuenta lo siguiente:

• La evolución de las cargas por crecimiento vegetativo

• Las pérdidas Técnicas evaluadas económicamente

• Los intereses de capitalizadas de pérdidas de energía capitalizadas durante la vida útil

Zona de secciones económicas

CI

Sección

CT

CP

CM



Sin considerar mantenimiento

Costo de Inversión

1

Co= Inversión inicial

n= años de vida útil

t= tasa anual

e = costo de la energía $ / kWh

. 1

La pérdida de energía anual no es constante debido a que va variando año a año es decir que la línea no operará a la potencia de diseño

El costo total CT es:

1 . 1

Para el cálculo de la inversión

Podemos utilizar el valor “A” que sale de las tablas de capitalización

1 .

Para el cálculo de las pérdidas usamos

3. .1000 . . .

Si se desea tener en cuenta el crecimiento anual de la Potencia de Transmisión utilizamos el coeficiente de crecimiento anualizado como X% y el valor de K que facilita

3. .1000

Las pérdidas anuales

1 . 1



2 . 2 1 100 1 1 1210

210

3 . 3 1 1410

610

410 10

Esto se puede desarrollar con la serie competa para los años estudiados

Veamos las pérdidas capitalizadas

Zona de secciones económicas

CI

Sección m2

CT

CP



CALCULO DE LA AISLACIÓN

Generalidades de Aisladores Los aisladores para líneas aéreas han tenido una larga evolución, cuyo resultado es la adopción de ciertos modelos y el consecuente descarte de otros. En un siglo y medio de evolución, según datos europeos, al primer aislador para líneas de telecomunicaciones de 1850, basándose en este modelo, le siguió el primer tipo de aislador a perno rígido, para líneas de 15 kV (1891). El actual aislador de caperuza y vástago, unidad constitutiva de toda cadena de aisladores, tiene su origen nada menos que en 1910. Más adelante, en la década de 1920‐30, se desarrolló el aislador de doble caperuza, hoy en desuso. Todos los tipos mencionados son desarrollos empleando como material la porcelana o vidrio. El desarrollo más reciente en ese aspecto lo constituye el aislador de barra larga (longrod insulator), que data de 1956. Más adelante, desde mediados de la década de 1960‐70, se fueron desarrollando los aisladores poliméricos (composite insulators), que para suspensión y retención siguen el principio del aislador de barra larga. Simultáneamente se presentaban al mercado los aisladores “line post”.

Aisladores de montaje rígido a perno. Se construyen normalmente de porcelana, que es el material más empleado en todo tipo de aislador. Un vitrificado exterior (generalmente marrón) recubre y resguarda la masa de material poroso, dándole óptimas cualidades.

Aislador tipo R31 de IRAM 2077 (MN 14, uso en 33 kV). Dimensiones aproximadas: Altura total 212 mm. Diámetro 280 mm kg Masa: 8,5 kg

Aislador tipo R11 de IRAM 2077 (MN 3, uso en 13,2 kV). Dimensiones aproximadas: Altura total 110 mm. Diámetro: 140 mm Masa: 1,5

Los aisladores de montaje rígido a perno se soportan sobre las crucetas o ménsulas roscándose en el "perno de aislador". Empleo: MT, en estructuras de suspensión y suspensión angular. Para las otras funciones se emplean aisladores de suspensión. Los aisladores de uso más común en nuestro país. También se construyen, para uso en MT, aisladores poliméricos. Aisladores de suspensión de caperuza y vástago.

La construcción es de porcelana o vidrio. El vidrio es templado (tipo Pyrex, de cuarzo) y es un material que tiene la propiedad de que cualquier falla interna se evidencia con claridad.



El cuerpo aislante (o "plato") tiene cementado una caperuza metálica en su parte superior y un badajo en forma de rótula en la inferior, que permite enganchar un aislador con otro. Ambas partes metálicas son galvanizadas. Se emplean para formar cadenas de suspensión o retención, para distintas tensiones según la cantidad de elementos que la componen. También hay modelos de aisladores con horquilla en lugar de rótula, pero son menos comunes (se emplean a veces en MT). Las características de los aisladores normalmente empleados se indican en la Tabla.

Denominación comercial

MN 12

Denominación IRAM 2077

S 22

Tensión resistida a impul. onda 1,2 /50 μs

100[kVc]

Distancia de fuga 280 mm

Designación IRAM 2077

U 70 BL U 120 BS

Carga Mecánica de falla IRAM 2077

6700[da N 11200[da N

Paso: 146 mm

Diámetro 254 mm

Masa: : 5,2 kg

AISLADOR DE SUSPENSIÓN DE BARRA LARGA, A RÓTULA

AISLADOR DE SUSPENSIÓN DE BARRA Paso: 472 mm / Diámetro ext.: 120 mm Tensión crítica impulso (1,2/50s): 240 Kv

AISLADORES POLIMÉRICOS DE SUSPENSIÓN O RETENCIÓN Estos aisladores son, aisladores de barra larga, pero se ha preferido tratarlos por separado, en razón de la importancia que han adquirido en los últimos tiempos aplicación a funciones de suspensión o retención.



Estos aisladores se construyen con un núcleo central, una barra constituida de fibra de vidrio embebida en resina epoxídica, elemento que tiene a su cargo la resistencia mecánica. Se lo cubre alrededor, una cubierta de polímero le da resistencia contra los agentes externos y, con la forma de platos o discos, provee las características eléctricas y adecuadas distancia de fuga. Ambos extremos de la barra son unidos a las terminaciones metálicas que son comprimidas, con formas de rotula el extremo superior y vástago el inferior El proceso de compresión que debe garantizar absoluta estanqueidad, a efectos de evitar la penetración de humedad en la barra central. La cubierta es esencial en el comportamiento del aislador, como la barra central así también como al adherencia entre la cubierta y la barra central. Debe ser elástica (lo que le da las ventajosas características antivandálicas) y resistente a los agentes externos, como los rayos UV, que degradan el material, y otros como las sales marinas, que producen corrosión. Las características eléctricas son mejores mientras la superficie mantiene la propiedad de ser repelente al agua, en estas condiciones, al humedecerse el aislador, no se moja sino que forma gotas sobre las campanas, con lo que mejora su comportamiento eléctrico. Los materiales más difundidos para la construcción de la cubierta son el EPDM (un tipo de polímero orgánico) o goma siliconada superior. Aunque al presente las investigaciones no pueden considerarse concluidas.

Referencias 1 – Cuerpo central de fibra de vidrio 2 – Cubierta de polímero formando las campanas 3 – Terminación inferior ‐ Vástago 4 – Terminación superior 5 ‐ Rótula Tensión de impulso resistida: 650 kVc Tensión 50 Hz resistida bajo lluvia: 325 kV Carga mecánica: 70 kN Tensión indicativa: para ser empleado en líneas de 132 kV



AISLADORES LINE POST La necesidad de construir líneas compactas, para que ocupen menor espacio de electroducto, afecten menos el medio ambiente y las propiedades en que afecta su traza, llevó al desarrollo de un aislador que cumpliese a su vez las funciones de aislador y ménsula, especialmente en estructuras tipo poste.



Diseño de Cadenas de suspensión Generalmente verticales, para la sujeción del conductor en estructuras de suspensión y suspensión angular. El conductor queda en libertad para oscilar, lo que le da una posición (distancia a tierra y otros aspectos) dependiente del viento y la relación gravi‐vano / eolo‐vano Cadenas en "V" Se emplean en suspensiones en que se quiere evitar el penduleo del cable. Dos cadenas se cuelgan formando una "V" en cuyo vértice se engrampa el conductor



Cadenas de retención Para estructuras de retención, angulares, terminales y todo otro tipo que requiera el amarre (retención) del conductor. El eje de la cadena queda prácticamente en posición horizontal. Generalmente y por razones de seguridad, se coloca un aislador más en estas cadenas, con respecto a las de suspensión . Cadenas simples y dobles Para aumentar la resistencia mecánica de las cadenas de aisladores, se colocan dos en paralelo, por lo cual es común ver cadenas dobles en retenciones de AT). También se emplean cadenas dobles por razones de seguridad (por ejemplo, cadenas de suspensión doble en cruces). En líneas de EAT de conductores múltiples es necesario emplear mayor cantidad de cadenas en paralelo, por ejemplo, cuádruples Criterios para el diseño eléctrico de la aislación. Para definir la aislación para definir la conveniencia del aislador a utilizar de acuerdo a varios criterios entre los que se definen claramente a pesar de sus diferencias conceptuales, se podrán utilizar varios criterios simultaneamente para asegurar verificar las distintas solicitaciones

Criterio de Norma Reconocida y de Nº de aisladores

Para saber la aptitud de un aislador para ser utilizado en la LAT podemos usar la norma VDE 011 y las normas IRAM 2095 y 2211 que especifican las tensiones que deben soportar los aisladores para definir la cantidad de aisladores tipo MN12 podemos utilizar el siguiente criterio según el uso de la cadena.:

a) Suspensión …………………………… 1

b) Retención …………………………… 2 c) Según VDE; Tensión de Prueba o de arco bajo lluvia en un minuto a frecuencia industrial

´ 2,2 20[ kV]

d) Tensión de descarga o tensión resistida bajo lluvia es un 1’% mayor a la de prueba

1,1 . ´ kV]

e) Tensión de descarga en seco o tensión de arco en seco es un 30% mayor a la de descarga 1,3 . kV]

De la aplicación de estos criterios resulta la experiencia con el numero de aisladores según la tensión en la tabla siguiente.

Tensión nominal [kV]

Cantidad de aisladores

33 3 66 6 132 9 220 16 330 19 500 24



Criterio de la distancia de fuga o grado de aislación Cantidad de aisladores de la cadena. La cantidad necesaria se determina en función del grado de contaminación ambiental, La publicación IEC 815 indica una escala de contaminación ambiental (niveles I al IV) en base a la cual Incorporamos, el Grado de Aislación en la tensión de Fase Tierra [mm/kV] Se define Grado de Aislación (GA)a la Tensión entre la Línea de Fuga Total de los aisladores (LA) dividido La Tensión Máxima Fase Tierra Vmax .

Nivel de contaminación Grado de

Aislación [mm/kV]

Ejemplos de medios ambientes característicos

I – Sin Contaminación apreciable

16 Zonas sin industria; poca densidad de viviendas equipadas con calefacción. Zonas con poca densidad de industrias o viviendas, pero sometidas frecuentemente a vientos y/o a lluvias. Regiones agrícolas. Regiones montañosas. Todas estas zonas deben estar situadas al menos de 10 a 20 km del mar y no estar expuestas a los vientos que vienen del mar

II ‐ Ligero 20 Zonas con industrias que producen humos particularmente contaminantes y/o con una densidad media de viviendas equipadas con instalaciones de calefacción. Zonas con gran densidad de viviendas y/o industria pero sometidas a frecuentes vientos y/o a lluvias Zonas expuestas al viento de mar, pero no demasiado próximas a la costa (al menos 1 km).

III ‐ Fuerte 25 Zonas de gran densidad industrial, alrededores de grandes ciudades con media densidad de instalaciones de calefacción contaminantes. Zonas situadas cerca del mar o en todo caso, expuestas a vientos relativamente fuertes que vienen del mar.

IV ‐ Muy fuerte 30 Zonas generalmente poco extendidas, sometidas a polvos y a humos industriales que producen depósitos conductores. Zonas generalmente poco extendidas, muy próximas a la costa y expuestas a brumas o a vientos fuertes y contaminantes del mar. Zonas desérticas caracterizadas por largos períodos sin lluvia, expuestas a fuertes vientos que transportan arena y sal y sometidas a una condensación

Criterio de del nivel de aislación o BIL

La rigidez dieléctrica de una cadena de aisladores de n elementos es menor que n veces la de cada elemento. Valores indicativos para un modelo dado, sin accesorios ecualizadores de campo, se dan en la tabla Cantidad de aisladores

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Tensión crítica impulso [kVc]

110 220 320 400 480 560 635 790 790 865 935 1010

1085



CALCULO MECÁNICO DE LA CADENA DE AISLADORES Las líneas aéreas de Alta Tensión con conductores suspendidos deben verificarse los esfuerzos mecánicos a los que son sometidos par ello se planean las diferentes hipótesis. El aisladores considerado con además del peso y acción del cable su peso propio y la grapería correspondiente según sea su función. 1.‐Cadenas de suspensión Se plantean para el diseño la verificación mecánica correspondiente a todos los esfuerzos:

Peso del o los conductores . de los gravi‐vanos adyacentes

Peso los aisladores . aprox 4.8 kg cu

Viento sobre los conductores . de los eolo‐vanos adyacentes

Viento sobre aisladores

Primera hipótesis normal que el cociente entre la carga electromecánica de rotura del aislador y la suma de los esfuerzos de viento, peso del conductor en los semivanos adyacentes, aislación y accesorios sea mayor que 3.

3.

Pr =carga electromecánica de rotura

0

I) . . . .

II) . . . .

III) .

IV) .

V)

Segunda hipótesis extraordinaria que el cociente entre la carga electromecánica de rotura y la suma de los esfuerzos considerando el 50% del tiro máximo del conductor sin influencia de viento sea mayor que 2.

2.


∑ 0 0

I) 0,5 . = 0,5 σ .S

II) .

x

y

Ly/2

Ly/2

Lx/2

Lx/2

x

y

Ly/2

Lx/2

Lx/2



III)

2.‐Cadenas de retención Primera hipótesis normal que el cociente entre la carga electromecánica directa y los esfuerzos incluyendo el tiro máximo del conductor, el peso de la cadena de aisladores y el peso del conductor en el semivano adyacente sea mayor que 3.

3.


I) . II)

III)

Segunda hipótesis extraordinaria idem anterior pero con coeficiente de seguridad menor que 2 que el caso de las retenciones son dobles por lo que el valor es muy grande.

2.

2 3

. Valor muy grande comparado con Gc y Gca T>> Gc y Gca



CALCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR

Las líneas aéreas de Alta Tensión con conductores suspendidos además de los conductores eléctricos que deben ser dimensionados de acuerdo a los parámetros eléctricos ya planificados y conocidos.

A partir de allí se inicia el cálculo mecánico cuto objetivo consiste en calcular las tensiones mecánicas que el conductor deberá soportar sometido a todas las exigencias que estará expuesto durante toda su existencia. Se deberá verificar todas las condiciones de seguridad con los márgenes requeridos por las autoridades y expuesto a las solicitaciones climáticas que corresponden a la zona (viento, temperatura, maguitos de hielo). Por otra parte la flecha debe cumplir con los requerimientos que las autoridades estipulan como requerimientos ambientales según sea la tensión de la línea.

Las Normas a que se utilizan en nuestro país son la Reglamentación para Líneas Aéreas de la AEA Nº 95301 y la antigua GI –ET Nº1 de la ex A y EE derivada de la VDE 0210. Estas normas definen además de los modos de calcula la formación de los conductores

Desarrollo Del cálculo

Analizaremos el comportamiento mecánicos de los conductores y como se calculan las tensiones mecánicas y las flechas así como la deducción de las fórmulas empleadas para el cálculo.

Todas las seccione se utilizan Según la Norma IRAM 2187 que a su vez definen los parámetros propios que son:

E = Modulo de elasticidad (Kg/mm2)

= Coeficiente de dilatación : 1/ºC

= Tensión mecánica admisible (kg/mm2)

Sal = Sección de Al

Sac = Sección de Ac

D = Diámetro

Peso

Formación de Al /Ac .

A=L

A F B



CARACTERíSTICAS DE CONDUCTORES NORMALES DE ALUMINIO ACERO SEGÚN NORMAS ALEMANAS DIN VDE 8204 (QUE REEMPLAZAN NORMAS ANTERIORES DIN VDE 8202)

SECC

IÓN NOMINAL mm

2

ALMA DE ACERO CUBIERTA DE ALUMINIO

DIAMETRO

TOTA

L

SECC

ION TOTA

L mm

2

RELA

CIÓN DE SECC

IÓN

AL/AC

PESO PROMEDIO EN kg POR km

RESISTEN

CIA OHMICA EN Ω/km

A 20ºC

SECC

ION EQUIVALENTE

DE CO

BRE EN

mm

2

CARG

A DE RO

TURA

kg

ALAMBRES CABLE DE ACERO

ALAMBRES

SECC

IÓN

mm

2

ACE

RO

ALU

MINIO

PESO

TOTA

L

CANTIDAD

DIAMETRO mm

DIAMETRO

mm

SECCIÓN

mm2

CANTIDAD

DIAMETRO mm

16

1

1,8 1,8 2,55

6

1,8 15,3 5,4 17,8 6,0 20 42,5 62,5 1,875 9,5 525

25 2,25 2,25 4,0 2,25 23,8 6,8 27,8 6,0 31 66,5 97,5 1,205 14,8 820

35 2,7 2,7 5,7 2,7 34,3 8,1 40,0 6,0 45 95,5 140,5 0,837 21,3 1175

50 3,2 3,2 8,0 3,2 48,3 9,6 56,3 6,0 63 134 197 0,594 30 1605

70

7

1,45 4,35 11,6

26

1,8 66,2 11,6 77,8 5,72 93,5 184 277,5 0,434 41,2 2325

95 1,65 4,95 15,0 2,1 90,0 13,4 105,0 6,02 121 250,5 371,5 0,319 56 3080

120

1,95 5,85 20,9 2,45 122,5 15,7 143,5 5,86 169 341 510 0,234 76,2 4145

150

2,15 6,45 25,4 2,7 148,9 17,3 174,3 5,86 205,5 414 619,5 0,193 93 5160

185

2,4 7,2 31,7 3,0 183,8 19,2 215,5 5,80 256 511 767 0,156 114 6230

210

2,55 7,65 35,8 3,2 209,1 20,5 244,9 5,85 289 581,5 870,5 0,137 130 7070

240

2,7 8,1 40,1 3,4 236,0 21,7 276,1 5,89 324,5 656 980,5 0,121 147 7940

300

3,0 9,0 49,5 3,7 294,9 24,2 344,4 5,96 400 820 1220 0,097 183 9860

Notas: 1. Según estas nuevas normas la denominación del conductor corresponde a la sección nominal de su

cubierta de aluminio. 2. El paso de los torzales es de 11 a 14 veces del diámetro total del cable, la dirección del paso en los cables,

cuya cubierta esta compuesta de varios torzales es alternada y en este caso el torzal exterior debe tener torcido derecho.

3. Formación del alma de acero: conductores de 16 hasta 50 mm2 tiene un alambre y de 70 hasta 300 mm2 tiene 1 + 6 = 7 alambres.

Respecto a Cable de Guardia el cual es tendido en la parte superior de las Torres cubriendo a los conductores de las descargas atmosféricas se diseñado con idénticas



solicitaciones atmosféricas pero con flechas que son un 10% menores que las diseñadas para el cable conductor. Debe cumplir la Norma nº 722 cuyos rubros más útiles definidos son en Acero Galvanizado

E = Modulo de elasticidad (Kg/mm2) para calculo mecánico

= Coeficiente de dilatación : 1/ºC

= Tensión mecánica admisible (kg/mm2)

S = Sección de Ac

D = Diámetro

Peso Las secciones son 100; 95; 70; 50; 35; 30; 22; mm2. Estas medidas también son usadas para puestas a tierra, y para riendas de Distribución. Cálculo de la Presión del viento sobre conductores, cables de guardia y soportes

Se calcularán de acuerdo a las siguientes fórmulas:

θα sin16

2

⋅⋅⋅⋅= QvkF [kg] Ec. 1

Donde:

• F : Fuerza del viento en dirección horizontal, en kg.

• α : Coeficiente que contempla la desigualdad de la velocidad del viento a lo largo del vano;

o Si v < 30 m/seg (110 km/hora) 85,0=α

o Si v ≥ 30 m/seg (110 km/hora) 75,0=α

o Se toma 1=α para determinar la presión del viento sobre las estructuras de soporte.

• k : coeficiente aerodinámico que vale:

a) Conductores y cables de guardia 1,1=k

b) Elementos cilíndricos de estructuras 7,0=k

c) Elementos planos de estructuras 4,1=k

• Q : Superficie sometida a la presión del viento en m2.

Para superficie cilíndrica Q es igual a su sección diametral (en el caso de estructuras reticulada

se tomará la superficie neta de las dos caras sometidas al viento).

• v : Velocidad del viento en m/seg

• º90=θ : ángulo horizontal que forma el viento con la superficie plana o eje del cilindro.

Para º90=θ 1sin =θ



En el caso de emplear cables de aluminio acero de formación normal, fabricados de acuerdo a las normas alemanas DIN VDE 8204 y cuyas características figurán en la planilla GC‐Nº 3362 adjunta, se usarán los valores indicados en las planillas Nº1 y Nº2 de esta Especificación.

Las cargas especificas indicadas en la planilla Nº2 significan La carga específica se ha definido como

1γ = G/S (daN/m.mm2) y puede ser debida al peso propio exclusivamente, o bien con la adición del hielo que

se deposita en ciertas regiones sobre el conductor, o a la conjunción del peso y el esfuerzo debido al viento, Veamos las ditinta cargas que se presentan:

I. 1γ : Peso propio del conductor.

II. 2γ : Peso del manguito de hielo.

III. 3γ : Peso propio del conductor más el peso del manguito de hielo

213 γγγ +=

IV. 4γ : Presión del viento máximo sobre el conductor sin hielo.

V. 5γ : Presión del viento sobre el conductor recubierto con un manguito de hielo (se considera la

velocidad del viento que corresponde a tal hipótesis).

VI. 6γ : resultante de la presión del viento máximo y del peso propio, sin hielo.

2

12

46 γγγ +=

VII. 7γ : resultante de la presión del viento correspondiente a la hipótesis de la formación de hielo y

del peso del conductor recubierto con el mismo:

23

257 γγγ +=

Nota: las velocidades del viento, presiones y cargas específicas provocadas por éste y mencionadas en los capítulos 2 y 3 de presente especificación tienen validez solamente para las instalaciones cuya altura desde el suelo no sobrepase los 30 metros

Para estructuras de mayor altura la velocidad del viento deberá tomarse de acuerdo a la siguiente fórmula:

4

2hvvh = [km/h] Ec. 2

VIII. :h distancia entre la superficie del suelo y la cota situada a los dos tercios de la parte que supera los 30 metros.

Ejemplo Estructura de 45 metros de altura 40321530 =+=h [m]



CALCULO DE FLECHAS DEL CONDUCTOR Y TENSIONES MECÁNICAS

Los cables flexibles soportados por dos extremos fijos a dos puntos y sometidos al peso propio o a la acción de eventuales cargas accidentales están sometidos a un esfuerzo de tracción simple. Caso de cables muy Tensos. Es el caso general de los tendidos para uso eléctrico y requiere para su resolución de las siguientes abstracciones:

‐ El valor de la flecha es pequeño frente al vano.

‐ La escasa inclinación del cable en el amarre permite el igualar el peso unitario por unidad de longitud al peso unitario por unidad de proyección horizontal (relación n<<1/8).

‐ La ecuación diferencial del fonicular es:

. ´ (1)

Donde: To es la tensión mínima que se da en el punto inferior y es la componente horizontal g es la carga mecánica por unidad de longitud.

‐ Los esquemas gráficos son:

Cálculo de los parámetros f , To La integración de la ecuación (1) es una parábola de eje vertical Que se resuelve con esta ecuación .

V

C

D

y

x

l

A f B

To

Tmax

To

g.l/2

Tmax =TA

TB

O

a

b

To



. 2

.

En el grafico de la parábola vemos que para

2 2

Para la semejanza de triángulos ACD y oca vemos

/2 2

Se obtienen las relaciones para el Tiro horizontal To

.

8

Y entonces para la flecha

.

8

Esto permite determinar C1 y C2 en función de los valores propios del sistema mecánico estudiados .

.

. . (3)

Calculo del Esfuerzo Máximo Tmax Vemos que el Esfuerzo Máximo de da para el punto del amarre para ello es interesante usar la relación entre flecha y vano

En el triangulo oca se plantea la relación del los cuadrados

. = . 1 16 = = .

1 8 )

Cálculo de la longitud del cable en el vano Calculamos la longitud de una cura diferencial cualquiera se define La longitud diferencial

ds

dx

dy



La longitud total sea la integral desde A hasta B

Para reducir errores realizamos un cambio de coordenadas y resolvemos la ecuación

´

/

.// (4)

Donde .

Cumple las dos condiciones

/

Entonces .

Resolvemos (4)

/

/.

/

/

/

// .

/

/

/

// . .

/

/

Simplificamos

= la expresión práctica 2.667

Algunos valores como ejemplos numéricos

n= 1/10 1/100 1/1000 Tmax 1,080 To 1,020 To 1,009 To L 1,026 l 1,0067 l 1,003 l



Caso de cables poco tensos Para estos casos en que la flecha es comparable con la cuerda debido a la fuerte inclinación que el cable tiene en especial en los amarres, tal es el caso de vanos muy grandes como cruces de ríos vanos de montaña donde esa inclinación no permite suponer que el peso por unidad de proyección horizontal es una constante esto conducirá a errores Para los casos de los cabes cuya flecha es comparable con la cuerda debido a la fuerte inclinación del cable en los amarres y no se puede asumir que la carga mecánica no es constante para la proyección horizontal, es constante con el desarrollo de la curva ds veamos que la constante es a su derivada por los tanto la ecuación real es del fonicular se transforma en:

0. ´´ 12

1 ´2 (5)

Se ha supuesto que ´ entonces la ecuación (5) ahora queda

√1 √

Integrando resulta,

ln 1

Tomando para 0 y para 0 entonces 0

1

La solución de la ecuación (5) será

12

Por último la esta integración se obtiene la ecuación de la Catenaria homogénea

(6)

El valor de la flecha El valor de la flecha f resulta ahora ligada a otros elementos por la relación.

(7)

O

y

x

l A

f

B

To

To/g y



La tensión mecánica máxima y en cualquier punto La tensión T en un punto genérico será:

1 ´ . 8

Entonces la tensión máxima Tmax será para el punto más elevado que será la flecha

La longitud del cable La longitud de la curva que hace el cable, se obtiene integrando el diferencial de longitud entre AB

recordando que 1 ´ entonces resulta la longitud total del cable para

(6)

La versión simplificada como aproximación matemática La ecuación (6) de la catenaria puede ser desarrollada en una serie de términos de Taylor del siguiente modo.

12 4

Entonces tomamos el primer término de la serie

2

Obtenemos la flecha “f “como por lo que para el punto tenemos la ecuación

siguiente que es la aproximación admitida la conductores muy tensos :

Caso de líneas desniveladas caso poco tensos Veamos los casos en que los cables están tendidos con grandes desniveles entre los puntos de amarre A y B. Para ello es necesario determinar el punto más bajo del cable que llamamos punto vértice V de la Catenaria y en los casos comunes estará comprendido entre ambos extremos. .

l

A

h

B

To v

To

To

a b

fb

fa

Para el cálculo de las fuerzas resultantes en los amarres suponemos que las reacciones de las fuerzas deben tener la sumatoria de los momentos respecto al punto V nulos deello resulta:



Vamos para el amarre A

2 20

Vamos para el amarre B

2 20

Sumando las dos tenemos

2

Pero por lo tanto se puede obtener las dos relaciones que nos interesan.

Para el semivano “a” tenemos

y para el semivano “b”

También se puede obtener el valor de la tensión T0 en el punto inferior V

2.

Caso de líneas desniveladas caso cables muy tensos Veamos los casos en líneas desniveladas caso cables muy tensos situación que se da en líneas de montaña o en torres especiales de cruces de ríos, el tiro en el punto “A” puede resultar con una componente hacia arriba (a veces en temperaturas mínimas).

Entonces la tensión en el en el punto de la flecha es

´

Es la tensión en el punto ´ del cable paralelo a la cuerda tenemos la relación que surge de considerar el equilibrio de los momentos en el puto

´ ´

l´

A

B

v

To

T´

f´

En esta situación el vértice de la catenaria queda externo al tramo AB en cuestión y el signo de la raíz se hace negativo debe buscarse la solución de otro modo.

La medida vertical de f´ se tiene dentro de la cuerda ´ y es la máxima en el punto medio del vano ´ pero si la tensión



ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LAS VARIACIONES DE LA TEMPERATURA Y DE LAS CARGAS ADICIONALES En la práctica se plantea el problema de determinar una situación cualquiera perteneciente tanto a un entorno de temperatura con sus extremos y las sobrecargas dadas con la situación prefijada para del día que se instaló el cable, al que llamamos estado original. Veamos

.

.

Estado 1 vemos que Tenemos L1 ; g1y T1 Vinculados por la ecuación

El conductor modifica su longitud en el cambio de estado ya sea por la temperatura cuando aumenta o también cuando aumenta el viento u otra carga mecánica Estado 2 vemos que Tenemos L2 ; g2y T2 Vinculados por la ecuación

Los Estados están signados por situaciones de Temperatura y cargas de viento.

ESTADOS TEMPERATURAS VIENTO 1 10ºC 130Km/h 2 ‐5ºC s/v 3 45ºC s/v 4 5 16,5 s/v

C

D

l

A fB

T1

C

D

l

A f B

T1



ECUACIÓN DE ESTADO SIMPLIFICADA

La variación de longitud del conductor puede ser por dos causas, variación de la temperatura (Δt) o variación de la carga mecánica (Δg) por viento o manguito de hielo. La carga específica y la Tensión Para mayor comodidad dividimos g y” T” por la sección del conductor “s “y tenemos: La carga mecánica especifica g / s [Kg/m.mm2]

Y La tensión Mecánica Escriba aquí la ecuación. K

1. Por la Temperatura (Δt) El conductor modifica su longitud en el cambio de estado solo por la temperatura cuando esta aumenta la longitud aumenta y esto modificará la flecha: Suponemos: un estado (1) ejemplo 10ºC un estado (2) ejemplo ‐5ºC esto es que t1> t2 10ºC > ‐5ºC el conductor en el estado (1)está muy dilatado y los amarres están flojos los amarres porque la tensión es menor.

En el estado (1)

En el estado (2)

La variación por temperatura es

∆

Si aplicamos el coeficiente de dilatación térmica (α 1/ºC ) vemos en la ecuación (2)

∆ . ∆ .

2.‐ Por la sobrecarga externa (Δg) El conductor modifica su longitud en el cambio de estado solo sobrecarga externa por acción del viento (gv) o manguito de hielo (gh) por tanto cuando esta aumenta la longitud aumenta y esto modificará la flecha. Suponemos que el estado (1) es sin viento ni hielo y solo tenemos el peso propio del conductor (gc) y que en el estado (2) el viento es de 120 km/h lo que ocasiona un aumento de longitud.

por lo tanto



Esto es debido a la sobrecarga, entonces vinculamos la variación de longitud del cable a través del módulo de elasticidad E [Kg/mm2] La ecuación (2)

∆

3.‐ Por la Temperatura (Δt) y Por la sobrecarga externa (Δg)

Veamos que pasa con ambos efectos simultáneos, por superposición de los efectos de la dilatación por elasticidad y por temperatura del conductor Planteamos:

∆ ∆ ∆ Siendo que se suman:

∆ .

Pero por otra parte la variación de longitud es:

∆

Igualando tenemos:

.

Proponemos la equivalencia Entonces tenemos la ecuación de estado simplificada (3)

ECUACIÓN DEL CAMBIO DE ESTADO

Esta formulación permite obtener el valor de la Tracción Mecánica en el cable a partir de un estado fijado precedentemente que la el caso típico de tomará el Estado Básico el cual será explicado más adelante.

Por ejemplo tratamos de obtener el valor de σ2 (desconocido) en función de los parámetros de instalación del cable y de un estado σ 1 (conocido) con valores t1 y 1 al que podemos suponer básico arbitrariamente de la ecuación (3) trataremos de tener σ 2 en función de σ 1.



Denominamos

Agrupamos separando las variable y dividimos todo por β y multiplicamos por 2

2

Agrupamos separando en el primer miembro las potencias de 2

3 ; 22 y 2

Agrupamos

Se trata un expresión matemática de tercer grado que posee varias soluciones lo conveniente es darle la forma siguiente (4):

. Con A igual a:

Y B igual a:



INTERPRETACIÓN DEL CAMBIO DE ESTADO

Hemos visto que en el cálculo del conductor intervienen y se consideran varios estados climáticos, evidentemente uno de ellos producirá la situación más desfavorable para el conductor, y es el que provoca la Tensión Mecánica máxima, a este estado se lo denominará Estado Básico . En la práctica se tiene para en función de las distintas zonas climáticas con distintos estados de carga y para distintas longitudes de vanos. Vamos que minimamente para cada par de estados, obtenemos un vano especial, el cual lo denominaremos Vano Crítico cuya utilidad es facilitar la interpretación de que estado representa el estado básico el más comprometido. Para encontrar el vano crítico hacemos el siguiente análisis en la fórmula (3)

1.‐ Veamos para vanos pequeños Consideramos la formula (3) por tato lo que se anula el primer término y entonces;

Vemos que desaparece la carga específica ( ) y la temperatura es predominante, es decir que para vanos pequeños la tensión mecánica depende de la temperatura la Tensión Mecánica aumenta cuando esta disminuye.

2.‐ Veamos para vanos grandes Consideramos la formula (3) pero en este caso la ecuación se simplifica con ∞ . Se dividen ambos miembros de la ecuación por la longitud l2.

En este cado no interviene la temperatura (t) y entonces la influencia predominante será de la carga mecánica y función de ella para los vanos mayores que el crítico.



3.‐ Veamos gráficos para distintos vanos

4.‐ Definición de Vano Crítico

Es aquel vano que frente a una variación mecánica ocasionada por una variación de temperatura es compensado por el aumento de la tensión mecánica por un incremento en la carga específica, es un vano en que la tensión mecánica es constante frente a una de la temperatura y de la carga específica.

4.‐ Cálculo del Vano Crítico

Partimos de la ecuación de estado simplificada (3) ya vista.

(σ)

( ,t)

=f(t)

σ =f(g,t)

σ

l

(σ)

( ,t)

σ =f(t)

σ=f(g,t) σ =f(g)

l ∞

(σ)

( ,t)

σ =f(t) l =lc

σ =f(g)



Consideramos σ = cte y por tanto σ 1 = σ 2 = σ = tiende a 0

En estas condiciones el Vano Crítico es:

Despejando tenemos

Esta ecuación es válida cuando analizamos dos condiciones climáticas que tienen un único valor de tensión mecánica σ 1 = σ 2 ,

Veamos la ecuación cuando las tensiones son diferentes entonces el vano crítico es:

La ecuación (4)

5.‐ Cargas especificas según estado

Veamos cuales son los estados tipificados en la norma

ESTADOS Característica Carga I Temp. Máxima II Temp. Mínima III Viento Máximo IV Viento y Hielo V Temp. Media Anual

6.‐ Análisis de Vanos Críticos y Estados Básicos A los efectos de conocer cuales es la utilidad del vano crítico y consolidar la idea sobre su significación, diremos en primer lugar que, utilizando la expresión simplificada y recordando lo analizado vemos que, si el vano con que se construye la línea es inferior al crítico, deberá tomarse como condición más desfavorable el estado atmosférico de temperatura mínima. Si adoptamos para este estado la tensión máxima admisible, el conductor llegará a una tensión menor en cualquier otro estado, incluyendo el de viento máximo.



En cambio, si el vano real fuese superior al crítico, el estado más desfavorable será el de máximo viento, no superándose la tensión adoptada para dicho estado en ningún otro. Se supuso en el párrafo anterior que la tensión máxima que puede soportar el conductor en ambos estados atmosféricos es la misma. Esto normalmente no es así. Hemos visto que en el estado de temperatura media anual el conductor debe limitarse a tensiones admisibles muy inferiores a las que corresponden a los estados de cargas "estáticas" (mínima temperatura, máximo viento). Aún para estos estados, los conductores de aluminio‐acero tampoco tienen la misma tensión admisible. Así, pues, la situación más común es tener que analizar cuál es la situación más desfavorable entre dos estados que admiten tensiones límites distintas. Veamos las posibles soluciones cundo tenemos un valor real de . Para vanos menores que el crítico, el estado básico es el de menor / σ Para vanos mayores que el crítico, el estado básico es el de mayor / σ Esta sencilla regla es aplicable siempre ecuaciones arrojen por resultado un número real. Si el lc es imaginario, podemos decir que para todos los valores de vano l> 0 habrá un único estado básico. Suponemos que es el 1. En tal condición, para cualquier aumento de vano, se producirá una disminución de la tensión σ 2, de tal manera que d σ 2/dl < 0, lo que se verifica .a para 1/ σ 1 > 2/ σ 2. Resumiendo, en caso de que el vano crítico fuese imaginario, el estado básico es el de mayor g/ σ. También puede presentarse el caso, poco frecuente, que el vano dé un valor infinito, por ser g1/ σ 1 = g2/ σ 2 Consideremos las siguientes variantes: a) Que sea 1 = 2 y = . sin mayor análisis, podemos deducir que el estado básico será el de menor temperatura en cualquier vano. b) En ausencia de la condición anterior, en la ecuación de estado (3), tomando como estado básico el 1 será:

Como 1/ σ 1 = 2/ σ 2, será por ser σ < σ 2

El estado básico será entonces en 1, sólo cuando el segundo miembro de la ecuación (4) sea menor que cero, incluyendo el caso que σ = σ 2 (σ admisible para el estado 2), ya que σ está precedido por el signo (‐). O sea, para que el 1 sea el estado básico, debe ser:

0 c) Puede hacerse el mismo análisis que en b), tomando como estado básico el 2. Se llega a que sólo puede serlo al verificarse:

0

d) Podría darse el caso que: 0



simultaneamente con 1/ σ 1 = 2/ σ 2. Suponiendo que el estado básico fuese el 1 y analizando la ecuación de estado bajo la forma observamos que dar un valor a σ < σ 2 significaría que el primer miembro toma un valor menor que cero y el segundo, mayor que cero (pues ambos son iguales a cero para σ = σ 2. En conclusión, suponiendo que el estado básico fuese el 1, la ecuación se satisface para σ = σ 2, o sea que también el estado 2 puede considerarse como básico.

RESUMEN DEL ANÁLISIS DE VANOS CRÍTICOS

Vano crítico Vano considerado Condición para ser estado básico

Número Real l > lc El estado de menor γ/ σ"" l < lc El estado de mayor γ/σImaginario l = lc El estado de mayor γ/σ

El estado básico es el de menor temperatura si γ1/σ1 = γ2/σ2

Infinito, condición: Cualquier valor de El estado básico es el 1 si Eα(t 1 ‐t 2 )+(σ 1 ‐σ 2 ) <0

γ 1 /σ 1 =γ 2 /σ 2 vano El estado básico es el 2 si: Eα(t1‐t2 )+(σ1‐σ 2 ) > 0

Ambos estados pueden ser tomados como básicos si Eα(t1‐t2 )+(σ1‐σ2) = 0

Determinación del estado básico para un conjunto de condiciones climáticas Con la zona climática ya definida, por ejemplo para un ejemplo vemos 5 estados de carga hacemos todas las combinaciones posibles tomadas de a dos sin considerar el estado de máxima temperatura ( ese no puede ser básico).

Estados climáticos comparados 2‐3 Menor γ/σ est 2 /110 lc2‐3 real Mayor γ / σ est 3

2‐4 Menor γ / σ est 2 /150 lc2‐4 real Mayor γ / σ est 4

2‐5 Menor γ / σ imag est. 5

3‐4 Menor γ / σ est. 4 lc 3‐4 real /210 Mayor γ / σ est. 3

3‐5 Menor γ / σ est. 3 /240 Mayor γ / σ est. 5

4‐5 Menor γ/ σ est. /180 Mayor γ/ σ est. 5

/50 /100 /150 /200 /250 /300 vanos



Resumen Cálculo Mecánico: 1. Zona climática de la línea 2. Obtener las tensiones máximas admisibles para cada temperatura del conductor.

3. Calculo de las cargas específicas 2 [Kg/m.mm2].

4. Determinar por el método de los vanos críticos los el estado básico. 5. Calcular aplicando la ecuación de cambio de estado las tensiones mecánicas y flechas

para el resto de los estados y vanos. 6. Finalmente las tensiones mecánicas resultantes para cada estado deben ser menores

a las calculadas en 2. Tabla de Tendido La tabla de tendido se utiliza para el montaje de los conductores e hilo de guardia sobre las estructuras y para verificar los valores de tensión mecánica Tiro en (Kg) y Flechas en (m) para cada vano y en todas las temperaturas previstas para la zona climática. Dado que no todos los vanos son iguales debido a accidentes de la traza el cálculo de la tabla se realiza par aun vano medio estudiado, que se establece para cada tramo recto entre retenciones considerado.

En vano Medio ∑∑ de 3 a 4 Km

La Tensión especifica

La Flecha

La Tensión Mecánica σ . S

Tiempo de oscilación de la onda ,

Tabla de Tendido En la tabla de tendido se registran los valores calculados para los entornos establecidos del diseño de la línea.



Cable tipo Al Ac 240/40 mm2 zona CVanos 80 85 90 95 100 105 110 115

Temp. Flecha0ºC Tensión

TiempoFlecha

5ºC TensiónTiempoFlecha

10ºc TensiónTiempo

‐‐‐‐ Flecha‐‐‐‐ Tensión‐‐‐‐ Tiempo

Flecha40ºC Tensión

Tiempo



CLASIFICACIÓN DE ESTRUCTURAS

La clasificación de estructuras según la función que cumplan, para asegurar la estabilidad general la construcción, tendrán la siguiente denominación::

1. De suspensión

Destinadas solamente para suspender los conductores y cables de guardia y admitidos dentro del tramo recto o hasta un pequeño desvío (α) que fijará en el pliego

.......................................................................... Denominación: S

2. De suspensión especial. Idem anterior para los casos especiales

Denominación: SE

3. Estructuras de suspensión en ángulo: destinadas a soportar el tiro de los conductores en los puntos de desvío. Deben soportar el tiro de los conductores y cables de guardia en los puntos de desvío (α) de la línea. Denominación: Aα

4. Estructuras de retención de Línea: destinadas a formar puntos fijos en los tramos rectos de la línea. Denominación: R

5. Estructuras de retención en ángulo: destinadas a formar puntos fijos en los vértices de desvío de la línea Denominación: RAα

6. .Estructuras de retención terminal: destinadas a soportar el tiro unilateral desvío (α) previsto los conductores e hilos de guardia Denominación: T o Tα

7. .Estructuras especiales: son aquellas que tienen características distintas de las indicadas en las especificaciones Cruces especiales. Denominación: RE

7.‐ DISEÑO ELECTICO DE LAS ESTRUCTURAS

Para este diseño utilizaremos las Alturas y Distancias de Seguridad prescriptas en el Capitulo Nº 7 de la “Reglamentación de Líneas Aéreas Exteriores de Media y Alta Tensión” A.E.A. Nº 95301 7.1.‐Consideración sobre el cálculo de las distancias: Las alturas y distancias que más adelante se especifican, se aplican bajo las siguientes condiciones de carga y temperatura del conductor, rigiendo aquella que produzca la mayor altura o distancia final, luego de evaluar cuidadosamente e incluir los efectos de las deformaciones permanentes que puedan producirse sobre el conductor: a) 50°C o la temperatura en el Estado Climático I (sin viento), si es mayor. b) La temperatura máxima del conductor, sin viento, para la cual la línea se haya diseñado, siempre que resulte mayor a 50°C. No se aplica a líneas compactas. c) Temperatura mínima correspondiente a la zona, sin viento, con sobrecarga vertical de manguito de hielo de acuerdo con o sin viento asociado. d) Presión dinámica del viento básico, corregido por período de recurrencia, altura y exposición, El Factor Ráfaga cuando corresponda para la determinación de las distancias a estructuras de otras líneas y otras instalaciones.



Estructura de suspensión

1.‐ Cálculo del largo de la ménsula

0 2 2

2 2

por lo tanto

REFERENCIAS

fmax= Flecha máxima (m)

Lmhg = Longitud ménsula hilo de guardia (m)

Lm =Longitud ménsula conductor (m)

dvm=Distancia vertical entre ménsulas (m)

dhg=Distancia vertical ménsula h.g. (m)

dvc=Distancia vertical entre conductores (m)

de´= Dist. eléctrica conductor declinado a masa (m)

de = Dist. eléctrica conductor a masa reposo (m)

hmin=altura mínima conductor al suelo(m)

Lk= Largo cadena de aisladores (m)

α= Angulo se la inclinación de la cadena con viento

máximo.

Lk

Para el cálculo de la longitud de la ménsula se deberá calcular el ángulo de inclinación de la cadena α y la longitud de la cadena de aisladores que se supone definida eléctricamente. Cálculo del ángulo Procederemos a calcular este ángulo α par lo cual consideramos el conductor con el peso propio de los dos semigravi‐vanos adyacentes y el peso de la cadena de aisladores adyacentes versus la acción de viento sobre los aisladores y los dos semieolo‐ vanos adyacentes. Tomamos la suma de los momentos respecto al punto B

B

α

Lksen α

Lksen α /2

de´

dhg

dvm

fmax

Lk

Lmhg

hmin

Lm

30º

dvc

de



´ /2

7.2.- Distancia entre conductores de la misma terna Cálculo de la Distancia entre ménsulas Válido también para líneas doble terna de igual sistema o ternas de sistemas distintos compartiendo la misma estructura. Líneas de clases “B y C”: Para las líneas de clases “B y C”, la distancia entre conductores, en m, en el centro del vano y en situación de reposo, no será menor que la dada por la fórmula.

U Formula 7.2.1

L m = Largo de ménsula

Lk = Largo cadena de aisladores

de´ = dist. Elec. mínima con inclinac. max.

de´ = Un /150 (m)

Un = Tensión nominal

dP = Diámetro de poste

El diámetro del poste se considera a la altura de la ménsula

Lk

Lm α

Lksen α

de´ dP

Donde: D: Distancia entre conductores en medio del vano, en metros. k: Coeficiente dependiente del ángulo de declinación máximo del conductor por efecto del viento máximo de diseño (básico modificado por recurrencia y factor del terreno), considerado perpendicular a la línea (ver tabla 7.2‐a). fmax.: Flecha vertical máxima del conductor, en (m). (ver punto 7.1.3.‐) Lk: Longitud oscilante de la cadena de suspensión en metros. (Para aisladores rígidos LK = 0) Un: Tensión nominal de línea, en [kV].

dvm

fmax

Lk

Lm

dvc

de

dvc

dvm Lk

Lm

de em

Sabemos que : dvm= Lk + de + em = Lk + em + Un/150 + 0.10

em= Espesor de la ménsula en el extremo de= Un /150 + 0.10 (m) pare que la fase superior no descargue sobre la ménsula



Para la determinación del ángulo de inclinación de las cadenas de aisladores, se tendrá en cuenta el valor de viento promedio de 10 minutos, para un período de recurrencia de 50 años, indicado en el mapa de Isocletas de la República Argentina. La aplicación de la fórmula está sujeta a las siguientes 7.2.1.- Condiciones:

a) En fijaciones de suspensión con aisladores con cierto grado de flexibilidad, la misma deberá ser tenida en cuenta para la determinación de las distancias eléctricas.

b) En líneas de clase “B” esta distancia puede reducirse, en los siguientes casos: 1) Con conductores desnudos hasta en un 30 %. 2) Con conductores protegidos, sin el empleo de espaciadores, hasta en un 60 %, con

un mínimo de 0.40 m. c) Entre conductores no homogéneos (de distinta sección, material o flecha) se considerará la

distancia mayor que resulte para cada caso particular. d) En circuitos paralelos con distintas tensiones de servicio, sobre el mismo poste, se adoptará

el valor correspondiente a la tensión más elevada. e) Para determinar la distancia entre conductor e hilo de guardia se empleará la fórmula [7.2]

para la tensión nominal fase a tierra (Un / √3). 7.2.2.-Excepciones donde no es de aplicación la fórmula [7.2]:

a) En líneas protegidas de clase “B y C”, con espaciadores. b) En líneas aisladas de clase “B”, con cables preensamblados. c) Para conductores de igual fase.

Nota: En líneas de clase “C” podrán emplearse métodos alternativos para la determinación de esta distancia, que contemplen la evaluación estadística de sobretensiones y velocidades de viento ú otros criterios de coordinación de aislamiento. 7.2.2.- Verificaciones:

a) Acercamiento entre conductores (desnudos o protegidos) en plano horizontal y en el centro del vano, se verificará respecto a la distancia determinada según [72], bajo la hipotesis de declinación máxima de los mismos, en igual sentido pero con distintas velocidades de viento. Asumiendo que el viento incide sobre la primera fase con una velocidad igual a la máxima de diseño y sobre los otros dos el 80% de esta. Para vanos muy largos se tomara el 90% de la máxima de diseño sobre las otras dos fases.

b) La distancia mínima de acercamiento entre conductores no inferior a Un [kV]/150[m]. Nota: En líneas de clase “D y E” se admite usar métodos estadísticos sobre condiciones climática para la determinación de esta distancia. 7.3.-Distancias entre conductores y partes estructurales puestas a tierra: 7.3.1.-Distancias internas: Las distancias internas deben ser determinadas en función de las solicitaciones eléctricas a que las líneas serán sometidas, las características del equipamiento y la rigidez dieléctrica de los espacios de aire involucrados, teniendo en cuenta simultáneamente las condiciones de viento probables, de manera tal de no superar el riesgo de falla de la aislación previamente establecido.



7.3.2.-Mantenimiento bajo tensión: Cuando se haya previsto el empleo de técnicas de mantenimiento con línea viva (bajo tensión), todas las distancias deberán ser verificadas de forma de garantizar la seguridad del personal involucrado en las mismas. Ver la Reglamentación para la Ejecución de T c T, de AEA 95702. Distancia mínima: La distancia “s” mínima entre el conductor o sus accesorios puestos a potencial de línea y las partes a potencial de tierra debe ser: a) En líneas de clase “B”.

1 kV < UM ≤ 8,7 kV: s = 0,075 m 8,7 kV < UM ≤ 50 kV: s = 0.075 + 0.005.( UM− 8.7) [m] [7.3‐1] UM.: Máxima tensión de servicio del sistema, fase a fase, en kV.

Nota1: Cuando se trate de cadenas con libertad de movimiento, deberán aplicarse estas distancias para la máxima declinación de diseño. Nota2: En líneas de clase “B”, para conductores de fase con aisladores a perno rígido, dicha distancia no debe ser menor a la distancia que incluye al aislador y su perno de sujeción, respecto a tierra. Nota 3: Este punto no es de aplicación para líneas aisladas, con conductor preensamblado . b) En líneas de clase “B” con tensiones máximas de servicio del sistema superiores a 50 kV fase a fase y líneas de clases “C, D y E”., será de aplicación la siguiente ecuación:

s =0,280 +0005.(UM‐50) [m] [7.3‐2] Nota 1: Estas distancias serán incrementadas de acuerdo a lo indicado en el punto 7.5.2.‐ Nota 2: No se recomiendan distancias mínimas fase a tierra, para declinaciones de cadenas producidas por vientos extremos, mayores a los indicados para un período de recurrencia de 50 años. Nota 3: Una guía de aplicación se encuentra en el Anexo A. c) Método Alternativo: Para sistemas con tensión máxima de servicio entre fases mayor a 169 kV, podrán emplearse métodos alternativos para la determinación de la mínima distancia a partes de estructura puestas a tierra que contemplen la evaluación estadística de las sobretensiones y velocidades de viento ú otros criterios de coordinación del aislamiento. Sin embargo, las distancias así determinadas no deberán ser inferiores a las previstas para sistemas cuya tensión máxima de servicio entre fases sea igual a 169 kV. Asimismo, no necesitan ser superiores a las resultantes de la expresión [7.3‐2] para la tensión correspondiente. 7.4. Distancias verticales a tierra, a objetos bajo la línea y aplicables en cruces entre líneas En general las líneas aéreas deben ser desarrolladas con alturas, respecto al suelo o la obra cruzada, mayores cuanto mayor sea su tensión nominal. Una línea de menor tensión siempre debe cruzar por debajo a otra de mayor tensión. Nota1: Para la evaluación de las alturas se deben tener en consideración los aspectos relacionados con zonas que normalmente se anegan o sea donde es esperable la utilización de embarcaciones menores como balsas, lanchas y otras utilizadas en acciones de rescate. 7.4.1.‐ Para toda clase de líneas Las distancias serán como mínimo, las que resulten de la aplicación de las siguientes expresiones:

D [m], para Un ≤ 38 kV (corresponde a tensión fase a tierra ≤ 22 kV) [7.4-1] Donde: a: distancia básica según tabla 7.4‐a, en m.



Un: Tensión nominal de la línea, en [kV].

0,01√

22 si Un > 38 kV [7.4-2]

UM: Máxima tensión de servicio del sistema, fase a fase, en kV. Nota1: Las condiciones de carga y temperatura serán las indicadas en 7.1.3. Nota2: Los valores de “D” calculados mediante la expresión (7.4 ‐2) deberán incrementarse de acuerdo a lo indicado en el punto 7.5.2 Res SEE 77/98 limite de Campo Eléctrico especifica que la intensidad de corriente inducida de debe ser menor a 5mA

Nota 1: Todas las alturas se podrán reducir bajo condiciones de emergencia establecidas (7.1.2.b) a 5,00 m donde los vehículos tengan acceso durante la emergencia y a 3,00 m donde no la tengan Nota2: Esta distancia debe ser aplicada en áreas y senderos de acceso natural solo a pedestres. Son aquellas áreas donde jinetes a caballo, vehículos, u otras unidades móviles que excedan los 2,45 m de altura están prohibidos de circular por



regulaciones de entes competentes o por las configuraciones permanentes del terreno circundante. En general es de aplicación en áreas de montaña solo accesibles a las personas a pié. Nota3: Especial atención debe prestarse a este uso del suelo y a la distancia mínima recomendada. Si se prevé que puedan circular vehículos ó equipos cuya altura máxima operativa supere los 4,10 m, esta distancia deberá incrementarse adecuadamente. Se sugiere adoptar distancias finales al terreno según expresión [7.4‐1] no inferiores a 6,50 m con el fin de contemplar antenas ú otras extensiones que suelen incrementar la altura operativa de los equipos agrícolas. Nota 4: Para la determinación de distancias de cruces con otras líneas, se calculará la parte

0,01√

22 m de la expresión [7.4‐2] para cada una de las tensiones de cruce, siempre que ambas pertenezcan a la Clase “C” ó superior. A este valor, se le agregará la distancia básica “a”, correspondiente a Líneas de energía eléctrica de MT (clases “B y BB”). Una guía de aplicación se encuentra en el Anexo A. Ver además el punto 7.6.‐ Nota 5: Respecto a instalaciones (móviles o fijas) la altura mínima es de 5,00 m. Respecto de cercados 3,00 m. En áreas dedicadas al lanzamiento se debe respetar una distancia mínima de aproximación (respecto al conductor declinado) no menor a 3,00 m. Nota 6: A las parte estructurales fijas corresponde una distancia “ a” igual a 2,40 m. Nota 7: Donde se prevea o tenga registros de niveles eventuales mayores a los normales se tendrá en cuenta la Nota 1 del punto 7.4.‐ Nota 8: En zona de amarre de veleros, la altura libre al suelo, debe ser 1,50 m mayor a las indicadas. Nota 9: “H” es la altura máxima de embarcaciones permitida, de acuerdo con lo establecido por la autoridad que regula el uso del espejo de agua. Las alturas de las aguas (normales y máximas), en base a las mediciones “in situ” o referidas, estarán evaluadas e informadas, por dicha autoridad con jurisdicción competente. 4. Veamos el ensamble total

Aquí aparen todas las alturas de cada ménsula y la altura total del pote sin el empotramiento

h4 = altura total del pote sin empotramiento hmin = Será definido por las normas fm = Flecha máxima de tabla de Tendido Lk = Largo cadena de aisladores Lmhg = Largo ménsula hilo de guardia Lm = Largo ménsula conductor de´ = distancia mínima con inclinac. max. de´ = Un /150 (m) Un = Tensión nominal de = distancia mín. con cadena en reposo. de = Un /150 +10 (m) H = Altura total del poste E = Empotramiento H/10

h2 h1

h3

h4 H

E=H/10

de´

dhg

dvm

fmax

Lk

Lmhg

hmin

Lm

30º

dvc de



El hilo de Guardia su ubicación

Sobre este tema se volverá más adelante pero por el momento definiremos los dos criterios rápidos más conocidos que son:

a Criterio del ángulo de 30º el más usado .

b Método de Langher, presentado en la figura ambos criterios.

7.4.2.‐ Distancias aplicables den casos excepcionales o de emergencia Todas las distancias de seguridad, verticales y laterales, consideradas “punto a punto”, establecidas en el capítulo N° 7 Altura y Distancias de Seguridad se podrán reducir, bajo requisitos especiales, circunstanciales o de emergencia, y siempre bajo señalización y supervisión permanente (de acuerdo a lo indicado en el apartado 7.1.2.‐ del presente), a los siguientes valores mínimos, segúna la tensión nominal de la línea cruzada.

Tabla 7.4-b – Distancias mínimas de seguridad Tensión nominal VN de la línea cruzada [kV]

Distancia vertical mínima [ m]

13,2 0,6033 0.6066 1,00

132 1,70220 2,70330 3,90500 5,70800 8,90

√3

2Lmhg

Lm

30º

D



7.5.‐ Correcciones y despejes adicionales 7.5.1 Influencia de la altura: Para líneas con tensiones máximas del sistema superiores a 38 kV, la distancia adicional calculada según el segundo término de la expresión (7.4‐2) y las indicadas en el apartado 7.4.2.‐ del presente, deberán incrementarse un 3% por cada 300 m por encima de los 1000 m sobre el nivel del mar. Ver 10.2.1 AEA. 7.5.2 Límite de Corriente de Contacto: Para tensiones máximas de servicio del sistema superiores a 98 kV fase tierra, las distancias deberán incrementarse (ó el campo eléctrico y sus efectos reducirse por medios adecuados), con el fin de limitar la máxima corriente de contacto a 5 mA valor eficaz, calculada según Resolución 0077/98 de la Secretaría de Energía. Se transcribe el párrafo textual de dicha resolución: “El nivel máximo de campo eléctrico, en cualquier posición, deberá ser tal que las corrientes de contacto para un caso testigo: niño sobre tierra húmeda y vehículo grande sobre asfalto seco, no deberán superar el límite de seguridad de CINCO MILIAMPERES (5 mA)”. Los valores máximos de campo eléctrico calculados al borde de la franja de servidumbre estarán dentro de los límites impuestos por dicha resolución (Ver capítulo 16, apartado (16.1.8). 7.5.3. Terrenos de uso exclusivo del personal del servicio eléctrico: En terrenos cercados, de ingreso exclusivo al personal capacitado que trabaja en el servicio eléc., es posible utilizar alturas menores que las calculadas en el punto 7.4.1, no menor a 4,70 m. 7.6 Cruces entre líneas – Método alternativo En caso de que al menos una de las líneas que se crucen excedan los 98 kV fase tierra, las distancias de cruce especificadas en el punto 7.4.1.‐ (nota 4), pueden reducirse siempre que el circuito de mayor tensión tenga un factor de sobretensión de maniobra conocido. Esta distancia alternativa se calculará como sigue … 7.6.1 Distancia Alternativa: Esta distancia “DE” , debida totalmente a la exigencia dieléctrica”, se calculará empleando la siguiente expresión:

. 0,82 .500

. . .

Donde: a = 1.15 : Factor correspondiente a 3 desviaciones estándar. 0,82: Factor de valor de cresta de la tensión (Tensión contra tierra) PU : Máximo factor de sobretensión, expresado en pu. (por unidad), de la tensión de cresta fase‐tierra, definido como el nivel de sobretensión por maniobra de interruptores con una probabilidad del 98% de no ser excedida ó el máximo nivel de sobretensión de maniobra previsto generado por otros medios, el que resulte mayor. UH : Máxima tensión de servicio del sistema, del circuito de mayor tensión. UL : Máxima tensión de servicio del sistema, del circuito de menor tensión. k = 1.40 : factor de forma para la distancia ( “gap” ) conductor a conductor. b = 1.03 : factor correctivo por condiciones atmosféricas no estándar. c = 1.20 : margen de seguridad. Nota: Los valores de “DE” calculados mediante la expresión [7.6‐1] deberán incrementarse de acuerdo a lo indicado en el punto 7.4.1 7.6.2 Límite No podrá ser inferior a la calculada de acuerdo a la expresión [7.4.2], del punto 7.4.1, considerándose a la línea de menor tensión con tensión igual a cero. La tabla siguiente muestra casos de distancias alternativas en cruces de líneas:



7.7 Conceptos aplicables a los edificios o partes pertenecientes a ellos 7.7.1 Se entiende como partes pertenecientes a los edificios a … a) las paredes, salientes o proyecciones de éstas, pertenecientes o no a lo edificado en coincidencia con la línea municipal. Se entiende como línea municipal la que delimita la parte privada de la pública. La línea de edificación puede o no coincidir con la línea municipal, estando o no afectada de un retiro obligatorio. b) los balcones, pasarelas o salientes de azotea, accesibles normalmente a las personas. 7.7.2 Accesibilidad: Un techo, con inclinación menor a 15º balcón, pasarela ó área se considera accesible si una persona puede lograr ingresar a través de una puerta, ventana, escalera, rampa ú otra abertura, aún empleando medios especiales o adicionales a los existentes y pararse en condiciones seguras para realizar trabajos o acciones relacionadas con el carácter o alcance del lugar y su entorno. 7.7.3 Distancia libre: Se la entiende como la distancia “punto a punto”, sin obstáculos galvánicamente a potencial de tierra o aislantes, entre el conductor o sus partes accesorias puestas a potencial y el punto más cercano y saliente perteneciente a una posición practicable de la construcción edilicia (balcón, pasarela, terraza, alféizar de ventana, etc.). 7.7.4 Posición Practicable en un edificio: Se entiende como posición practicable en un edificio a aquella a la cual una persona puede acceder normalmente sin la utilización de medios especiales o adicionales y pararse en condiciones seguras, para realizar trabajos o acciones relacionadas con el carácter o alcance del lugar y su entorno. 7.7.5 Posición Impracticable en un edificio: Se entiende como posición impracticable en un edificio a aquella a la cual una persona no puede acceder normalmente, sino empleando medios especiales o adicionales y pararse en condiciones de inseguridad, sin tener que realizar además trabajos o acciones relacionadas con el carácter o alcance del lugar y su entorno. 7.8 Distancias verticales y horizontales a edificios o sus partes (sin desplazamiento del conductor por acción del viento) 7.8.1 Distancias libres entre partes vivas y edificios o sus partes: Cables, conductores y partes vivas fijas de instalaciones, pueden ser localizados adyacentes a edificios o sus partes.



Las distancias verticales u horizontales no deberán ser menores que las calculadas mediante las expresiones [7.4‐1] y [7.4.2], teniendo en cuenta la distancia básica “a” indicada en Tabla 7.8‐a. Se aplicará la flecha máxima del conductor, según lo indicado en el punto 7.1.3.‐. En aproximaciones donde la distancia libre horizontal al plano vertical de una parte perteneciente al edificio, por ejemplo las indicadas en los puntos a), b) y c) de la columna “Tipo de obstáculo o instalación” de la tabla 7.8‐a.‐, sea menor a la distancia exigida correspondiente, se deberá cumplir con la distancia libre vertical exigida sobre ”Balcones y techos accesibles” indicada en la misma tabla, considerada como distancia “punto a punto” desde el piso de la saliente misma, donde una persona puede acceder y pararse en su punto más próximo, o desde la parte construida más próxima de la edificación (accesible o no), hasta el conductor o punto con tensión más próximo a dicha saliente o parte. Nota 1: Las distancias libres “punto a punto”, de aplicación en el caso de partes vivas próximas a posiciones practicables de estructuras adyacentes o pertenecientes a edificios, como ser chimeneas, antenas de radio y televisión, tanques de agua y otras instalaciones al servicio del edificio, se determinan en base la correspondiente distancia básica “a” indicada en la tabla 7.8.a.



Las partes fijas, desnudas o protegidas, del equipamiento al servicio de las líneas aéreas (con tensión expuesta fase a tierra no mayor a 22 kV), pueden mantener las siguientes distancias mínimas: Respecto a posiciones practicables: Horizontal 2,40m. y vertical 4,10m o “punto a punto”, 4,10 m. Respecto a posiciones impracticables: Horizontal 2,00m. y Vertical 4,10m o “punto a punto” 4,10 m. Para tensiones mayores se aplica la expresión de cálculo [7.4‐2], considerando las distancias indicadas como básicas(a) con la corrección en el punto 7.10.2.‐ o el cálculo alternativo indicado en el punto 7.10.3.‐, con el límite establecido en el punto 7.10.4. 7.9 Distancia libre horizontal a edificios o sus partes (con conductores desplazados por acción del viento) El desplazamiento de los conductores, desnudos o protegidos, corresponderá al viento máximo, del diseño y la distancia a cumplir será de 1,90 m, para líneas con tensión fase – tierra hasta 22 kV. Los cables o conductores aislados deben ser inaccesibles sin el auxilio de medios especiales o deliberadamente, es decir se debe mantener una distancia mínima de aproximación a toda posición practicable, no menor a 1,25 m. Para tensiones mayores se aplica la corrección indicada en el punto 7.10.2 o el cálculo alternativo indicado en el punto 7.10.3.‐, con el límite establecido en el punto 7.10.4, 7.10 Distancias horizontales y verticales a posiciones impracticables de puentes y otras instalaciones 7.10.1 Distancias mínimas: Los conductores de una línea de hasta 22kV fase tierra en proximidad de una posición impracticable de un puente, un techo de inclinación mayor a 15°, un soporte de señal de tránsito (no semáforo o baliza) o un cartel (sin iluminación a su servicio y necesidad o no de cambio sistemático del mensaje), deben mantener distancias no menores a: a) Distancias horizontales: ‐ Desplazado por el viento máximo de diseño, 1,50 m ‐ En reposo 1,90 m, b) Distancias verticales: ‐‐ A estructuras o postación metálica o de Hº Aº puestas a tierra o no 1,80 m . ‐ ‐A estructuras o postación de madera 1,50m . 7.10.2 Corrección para líneas de tensión fase a tierra superior: Para tensiones superiores, hasta 470 kV, adicionar 10 mm por cada kV superior a 22 kV. Para tensiones superiores a 470 kV la distancia será determinada por el método alternativo del punto 7.10.3.‐ Toda distancia para líneas superiores a 50 kV será calculada usando la máxima tensión de servicio. Además debe verificarse la limitación de la corriente de contacto, ver el punto 7.10.5. 7.10.3 Método alternativo: Las distancias anteriores, correspondientes a líneas con tensiones fase a tierra mayores a 22 kV podrán ser reducidas a la siguiente distancia “D”, cuando se conozcan los correspondientes factores de sobretensión de maniobra, mediante la siguiente expresión:

. , . . . . . (m) Donde a = 1.15 : Factor correspondiente a 3 desviaciones estándar.



0,82: Factor de valor de cresta de la tensión (Tensión contra tierra) PU : Máximo factor de sobretensión, expresado en pu. (por unidad), de la tensión de cresta fase‐tierra, definido como el nivel de sobretensión por maniobra de interruptores con una probabilidad del 98% de no ser excedida ó el máximo nivel de sobretensión de maniobra previsto generado por otros medios, el que resulte mayor. UM: Máxima tensión de servicio del sistema,. k = 1.40 : factor de forma para la distancia ( “gap” ) conductor a conductor. b = 1.03 : factor correctivo por condiciones atmosféricas no estándar. c = 1.20 : margen de seguridad. Nota: Los valores de D calculados mediante la expresión (7.10-1) deberán incrementarse de acuerdo a lo indicado en el punto 7.5.2 7.10.4 Límite: Las distancias calculadas con el método alternativo (según punto 7.10.3) no serán menores que las calculadas según (7.10.2) más 0,76 m, para una tensión fase a tierra en servicio normal del sistema de 98 kV, 7.10.5 Limitación de campo eléctrico: limitación de inducción a 5 mA Idem 7.5.2. 7.11 Distancias a posiciones practicables de instalaciones 7.11.1 Posición Practicable Se entiende como posición practicable en una instalación, a aquella a la cual una persona capacitada en terea a realizar y en el entorno desarrollarla puede acceder en condiciones seguras, para realizar trabajos o acciones recurrentes relacionadas con el carácter o alcance de las instalaciones de referencia. Aún empleando medios especiales, como por ejemplo escaleras de mano, trepadores o hidroelevadores. En el caso de personal afectado a la explotación y mantenimiento de instalaciones (por ejemplo líneas aéreas, alumbrado público, semáforos, cartelería con iluminación a su servicio y necesidad o no de cambio sistemático del mensaje, etc.) dicha posición se ubica a 1,20 m por debajo del punto de trabajo manual, como lo es por ejemplo la fijación de los conductores de línea, la acometida en la postación, los puntos de conexión, el equipamiento de maniobra y/o protección, los artefactos de alumbrado o señalización, etc. 7.11.2 Posición impracticable Se entiende como posición impracticable en una instalación o asu entorno a aquella a la cual una persona no puede acceder normalmente o pararse en condiciones seguras, y además sin tener que realizar trabajos o acciones recurrentes relacionadas con el carácter o alcance de las instalaciones de referencia. Aun empleando medios especiales 7.11.3 Distancia respecto a las posiciones practicables de instalaciones (por ejemplo estructuras o postes de otras líneas aéreas, Cartelería con iluminación a su servicio y necesidad o no de cambio sistemático del mensaje, Semáforos, Balizas, etc.) o del terreno circundante permanente, considerando la flecha vertical máxima y las partes vivas expuestas, desnudas o protegidas (no aisladas). No se aplica a edificios. a) Líneas de clase “B”: 3.00 m. b) Líneas de clase “C y D”: (3.00 + 0.010 VN [kV]) en [m]. Nota 1: Esta distancia, desde cables aislados de líneas de clase “B”, se la considerará como en líneas de clase “A”, es decir debe ser inaccesible desde toda posición practicable, sin el auxilio de medios especiales o deliberadamente, no menor a 1,25 m.

En el Capitulo 7 el Reglamento continua hasta el punto 7.14



8 Paralelismos 8.1 Con otras líneas aéreas de energía. Se deberá asegurar que las posibles tensiones de acoplamiento electrostático o inducidas en situaciones normales o de emergencia, sobre la línea de menor tensión de servicio, no causen perjuicio al equipamiento de la misma, a sus cargas conectadas, a su personal de explotación y a terceros. 8.2 Con líneas de telecomunicaciones o rieles de ferrocarriles. Se deberá asegurar, mediante la interacción técnica entre las empresas responsables, que las longitudes de paralelismo alcanzadas en las trazas respectivas propuestas no ocasionen en condiciones normales y de emergencia tensiones inducidas o perturbaciones que perjudiquen el normal tráfico de comunicaciones, o afecten la seguridad del personal de explotación o terceros u ocasionen corrosión galvánica sobre las instalaciones. 8.3 Con alambrados. A fin de evitar tensiones inducidas peligrosas, por paralelismo con líneas de energía eléctrica, la totalidad de los hilos de los alambrados deberán ponerse a tierra y seccionarse convenientemente. Su interrupción física se asegurará mediante el empleo de aisladores o espacios abiertos. Los alambrados electrificados deberán ser referidos a tierra o interrumpidos, de forma de mantener sus propios niveles de energía. También deberá verificarse la limitación de la corriente de contacto y de campo eléctrico (Ver los puntos 7.5.2.‐ y 7.10.5.) 8.4 Con líneas de media tensión con retorno por tierra. Serán analizadas como casos particulares, en función de la tecnología empleada, su disposición y sistemas propios de protección. (Ver los puntos 6.9 f) y 6.9 g).) 9 Franja de servidumbre 9.1 Definición. Se define una única franja de servidumbre (sin otras adyacentes a ella, con semirrestricciones), a ambos lados de la línea y posee restricciones para su empleo. Es de aplicación a los desarrollos de líneas aéreas en el contexto de la Ley de Servidumbre de Electroducto y Decretos reglamentarios vigentes 9.2 Ancho de la franja La franja total de terreno, afectada por servidumbre, ancho físico de la línea (bajo condición de viento máximo) más las franjas de seguridad a ambos lados, responde a la fórmula:

A = C + 2 (Lk + fi) sen α + 2 d [m] [9.2‐1] Donde: A : Ancho total de la franja, en metros. C : Distancia entre los puntos de fijación de los conductores extremos, en metros, para líneas horizontales o triangulares. En líneas verticales C = 0 Lk : Longitud oscilante de la cadena de suspensión, en metros. (Para aisladores rígidos LK = 0) fi : Flecha inclinada máxima del conductor, en metros, para el estado de viento definido en el punto 6.2.2.‐ para franja de servidumbre. α : Ángulo de declinación máximo del conductor, por efecto del viento definido en el punto 6.2.2.‐ Dicho viento se corresponde con el empleado para la determinación de las distancias eléctricas externas de la línea. d : Distancia de seguridad, en metros.

d = 1.5 dm + 2 [m] [9.2‐2] dm : Distancia mínima, en metros.



dm = US / 150 [m] [9.2‐3]

US = μ x 1.2 x 0.82 x VN [9.2‐4] μ : Coeficiente de sobretensión máxima de servicio. (1,1 en general en sistemas trifásicos simétricos de 50 Hz y con centro de estrella, neutro, conectado rígidamente a tierra). 1.2 : Consideración del enrarecimiento del aire (humedad, polución, etc.). 0.82 : Factor de valor de cresta de la tensión (Tensión contra tierra). UN : Tensión nominal de la línea, en kV.

La distancia de seguridad se compone de dos partes, una variable en función de la sobretensión posible de maniobra, afectada de un coeficiente de seguridad y la otra fija definida en 2 metros,



como distancia de avance circunstancial (ni provisorio, ni definitivo), a la franja de servidumbre establecida.

*) (Lk + fv) sen α [m] [9.2‐5] **) d = 1.5 dm [m] [9.2‐6]

9.2.1 Valores de “dm” a satisfacer: La distancia de seguridad debe ser mayor que una distancia cualquiera, existente en la línea en forma permanente, medida desde un punto con tensión nominal a un punto de potencial cero (entre ecualizadores de campo, conductor a ménsula, etc.). a) Mayor que la distancia mínima de arco correspondiente a la tensión Us b) Mayor que la distancia mínima para resistir sobretensiones a frecuencia industrial. c) Incrementada en un 50 %, debe ser mayor que la distancia calculada por sobretensión de maniobra para una desviación standard = 0,06 por sobre el Nivel Básico de Aislación(MBA), como:

dstm = (1.74 x 10 ‐3 x NBA)

1,667 [9.2‐7]

d) Incrementada en un 50 %, debe ser mayor que la distancia calculada por sobretensión atmosférica para una desviación standard = 0,03 por sobre el Nivel Básico de Aislación, como:

dsta = (1.67 x 10 ‐3 x NBA)

1,667 [9.2‐8]

9.2.2 Verificación de los anchos de franjas: Este ancho de la franja de servidumbre debe ser verificado, con los conductores en reposo, considerando que en los límites de la misma: a) El campo eléctrico no supere 3 kV./m. b) El campo magnético no supere 25 μ T. 9.2.3 Ancho uniforme de la franja de servidumbre: El ancho de la franja de servidumbre a establecer en general será único para toda la traza de la línea y correspondiente al máximo ancho calculable en función del diseño de las estructuras y los vanos incluidos en la misma. Se podrán realizar, de común acuerdo, variaciones puntuales e iguales para la zona de implante de torres o estructuras en particular, con característica de “restricción total a su empleo” a diferencia de la zona de vanos con “restricción parcial”, cuando los anchos de franja de servidumbre lo justifiquen. 9.2.4 Minimización de las tensiones de contacto: Todas las construcciones total o parcialmente metálicas (molinos, galpones, alambrados, viviendas, colmenas, etc.) situadas dentro de la franja de servidumbre de líneas aéreas de clase “C” o de tensiones mayores , existentes o posteriores a la delimitación de la misma, se deben conectar a una puesta a tierra local a efectos de minimizar los valores de inducción electromagnética, que puedan originar corrientes de contacto mayores a 5 mA (ver Capítulo 7 apartado 7.5.2). 9.3 Restricciones a su empleo. Se recomienda que las restricciones siguientes, referidas a mantener las condiciones de seguridad en el desarrollo de la traza de la línea, sean analizadas y si se consideran necesarias se incluyan en la redacción del Contrato de Servidumbre de Electroducto correspondiente. 9.3.1 Dentro de la superficie afectada por la servidumbre queda prohibido lo siguiente a) Cualquier tipo de edificación o construcción destinada a vivienda permanente. b) Su utilización para el emplazamiento de escuelas.



c) Modificar los niveles del suelo ya sea con excavaciones o terraplenes, que afecten o puedan afectar la estabilidad de las estructuras, las tareas de mantenimiento o disminuyan las alturas y distancias de seguridad. d) La plantación de árboles o arbustos que en su máximo estado de crecimiento superen la altura de 4 metros, salvo el caso de bosques existentes que se considerarán en forma especial en la elección de la traza o en el diseño de la línea, de acuerdo con las distancias mínimas de seguridad establecidas. e) La quema de rastrojos, matorrales, etc., en la franja de servidumbre (o próximas a ella) que por efecto de la dirección de los vientos puedan sacar la línea de servicio por ionización del aire, o que contaminen o polucionen sus aislaciones en forma severa, más allá de las propias de la zona geográfica correspondiente, consideradas en el proyecto. f) El manipuleo o trasvasamiento de combustibles líquidos o gaseosos, o volátiles inflamables. g) La instalación de piletas de natación o cementerios. h) La instalación de basurales a cielo abierto, por el riesgo de fuego espontáneo que conllevan. i) Realizar voladuras de terrenos con explosivos. j) El empleo de alambrados electrificados, que no contemplen lo establecido en el punto 8.3.‐ 9.3.2 Solo bajo autorización escrita del Titular de la Servidumbre se podrán realizar las siguientes acciones: a) Transitar con vehículos o equipos móviles que superen la altura neta de 4,5 metros. b) Sembrar o plantar especies que superen los 4 metros de altura neta, en su etapa de mayor crecimiento. c) Plantar, en el borde de la franja de servidumbre, especies vegetales que dada su ubicación y altura puedan llegar a producir daños o situaciones de peligro y pérdida del servicio en caso de su caída, total o parcial, dentro de la franja de servidumbre. d) Instalar sistemas de riego por aspersión con cañón de gran alcance. e) Su utilización para actividades deportivas. f) La instalación de playas de estacionamiento. Cumpliendo los requisitos establecidos en el punto 7.5.3.‐ 9.3.3 Libertad de acceso del personal del Titular de la Servidumbre. El personal del Titular de la Servidumbre y/o Contratado por este, con la identificación pertinente, tendrá libre acceso, por los lugares permitidos, las 24 horas del día hábil o feriado, con el equipo necesario para operar, mantener o reparar las instalaciones. 9.4 Mantenimiento de la condición de servidumbre. 9.4.1 Caso de venta de la propiedad que incluya servidumbres: Todas las circunstancias establecidas como restricción al dominio constarán obligatoriamente en toda escritura traslativa del dominio de la tierra cumplimentando la legislación vigente. 9.4.2 Caso de modificación del uso del suelo: Cada vez que se cambie el uso del suelo, el propietario y el titular de la servidumbre deberán acordar las nuevas restricciones que se correspondan a ese nuevo uso, cumplimentando a su vez lo indicado en el párrafo anterior.



SOLICITACIONES EXTERIORES 10.1 Generalidades Se definen en este apartado las solicitaciones exteriores a ser tenidas en cuenta para la determinación de las cargas mecánicas de proyecto que establece la presente reglamentación (ver Capítulo 12 para la aplicación de las Hipótesis de Carga). 10.1.1 Método de Proyecto: El proyecto de las estructuras se basará en la aplicación del “Método de Factorización de Cargas y de Resistencias” (LRFD); por lo cual las cargas definidas, de acuerdo a estas solicitaciones exteriores, son cargas últimas. 10.2 Climáticas Las condiciones de carga para el cálculo en cada zona, están caracterizadas por distintas combinaciones de temperatura, velocidad de viento y eventuales sobrecargas de hielo que se resumen en la Tabla 10.2‐a siguiente:

Los estados climáticos a emplear para el cálculo mecánico de los conductores, son los indicados en la tabla 10.2‐a.‐ A los fines de la aplicación de los estados climáticos II y V, en líneas aéreas de clase “B” en áreas Urbanas, ver las siguientes notas … Nota 1: Para considerar el estado climático II, el proyectista de líneas de MT (clase “B”) podrá “solo en zonas Urbanas” obtener datos basados en estadísticas oficiales sobre las temperaturas medias anuales reales registradas en la zona de implantación de la línea, dentro de un intervalo de tiempo no inferior al periodo de recurrencia considerado (no menor a 25 años), en modo de poder verificar que la Temperatura Ambiente Mínima Real contemplada en el diseño pueda ser distinta a la indicada en la Tabla 10.2‐a. De considerar el



límite de apertura de fisuras en la estructuras o postes de H°A°, bajo esta condición de carga última ver el punto 12.6.5.‐ Nota 2: Para considerar el estado climático V, el proyectista de líneas de MT (clase “B”) podrá “solo en zonas Urbanas” obtener datos basados en estadísticas oficiales, sobre las temperaturas medias anuales reales registradas en la zona de implantación de la línea, dentro de un intervalo de tiempo no inferior al periodo de recurrencia considerado (no menor a 25 años), en modo de poder verificar que la Temperatura Ambiente Media Anual Real contemplada en el diseño pueda ser distinta a la indicada en la Tabla 10.2‐a Nota 3: Para considerar referencias al efecto del cambio climático Las condiciones climáticas dentro de las zonas A, B y D son válidas hasta una elevación sobre el nivel del mar que se indica a continuación:

• Zona A 2.200 m • Zona B 850 m • Zona D 750 m

Nota1: El proyectista de la línea acopiará en forma directa datos, en modo de poder verificar si los de la Tabla 10.1‐a superan las condiciones reales, en cuyo caso usará los datos dados por la Tabla. Nota2: No es aconsejable para el diseño de líneas clase “C” en adelante el uso de los valores de la Tabla 10.1‐a, sin su confrontación con los datos reales. 10.2.1 Factor de carga: De acuerdo con las condiciones de servicio de la línea se modificarán las cargas definidas corrigiendo el período de retorno:

Tabla 10.2‐b – Factores de carga Clase de línea

según punto 5.2.- Factor de

importanciaFactor de

CargaPeriodo de

recurrencia ( años) “B” y “BB” 1 0.93 25“B” y “BB” 1 1.00 50

C 2 1.15 100 D 3 1.30 200 E 4 1.40 400

10.2.2 Viento 10.2.2.1 Fuerza del viento: La fuerza del viento actuante sobre la superficie de un componente de la línea puede determinarse por:

F = Q (Zp . V)2 . G . CF . A [10.1‐1] Donde: F : Fuerza del viento, en daN Q : Factor que depende de la densidad del aire Zp : Factor del terreno, por altura y exposición V : El viento máximo de diseño para una ráfaga de 10 minutos en m/seg, asociado con uno de los siguientes periodos de retorno:

a. Vpr asociado con el PR‐anual Periodo de Retorno Anual correspondiente a las condiciones de servicio de la línea (determinadas cumpliendo el punto 10.1.3.d.)

b. V50 asociado con el Periodo de Retorno de 50 años multiplicado con el correspondiente factor de carga definido en el punto 10.1.2. (el viento con periodo de retorno de 50 años se puede obtener del mapa de isocletas del Anexo C de la presente Reglamentación)

G : Factor de ráfaga para conductores, cable de guardia y estructuras. CF : Coeficiente de Forma A : Area proyectada, en m2 La fuerza del viento sobre conductores e hilos de guardia es:

F = Q (Zp . V)2 . FC Gw . CF . A . cos2 ψ [10.2‐2]

Donde:



ψ : Angulo del viento con el eje perpendicular de la línea Para conductores e hilos de guardia se recomienda el siguiente coeficiente de forma: CF= 1,0 para todos los diámetros. Gw : Factor de ráfaga correspondiente al cable La fuerza del viento sobre estructuras reticuladas es:

F = Q (Zp .V)2 . FC Gt (1 + 0.2 sen

2 2ψ) . (Aml . CF . cos2 ψ + Amt . Cft . sen

2 ψ) [10.2‐3] Donde: Gt: Factor de ráfaga correspondiente a la estructura. Aml : Area proyectada sobre un plano longitudinal Amt : Area proyectada sobre un plano transversal Cft : Coeficiente de forma transversal Cfl : Coeficiente de forma longitudinal Mapa de isocletas de la República Argentina dell Anexo C del Reglamento AEA 96301

Tabla 10.2‐c Coeficiente de forma viento normal a una cara para perfiles de cantos vivos (ver AEA) Tabla 10.2‐d – Factor de corrección para barras de contorno redondeado (ver AEA) Tabla 10.2‐e – Factor de corrección para postes (ver AEA) 10.2.2.2 Densidad del aire:

Q = 0,0613. Se deberá tener en cuenta su variación para altitudes medias respecto al mar, mayores a las indicadas en el punto 10.2.1.‐



10.2.2.3 Velocidad básica del viento: La velocidad básica del viento está definida a una altura de 10 metros en un terreno abierto, Nota : Ver El mapa de isocletas de la República Argentina se encuentra en el Anexo C del Reglamento AEA 96301 10.2.2.3.1 Determinación de la velocidad básica del viento: Para determinarla, con datos de viento local, es necesario cumplir como mínimo con las siguientes condiciones:

a) Un aceptable análisis de valor extremo estático empleado en la reducción de datos. b) El instrumental de toma de velocidad de viento, apto para la velocidad a medir, colocado

en un área abierta y no obstruida. La altura histórica del anemómetro debe ser conocida. c) El viento básico utilizado no menor de 30 m/s. d) Un mínimo de 10 años de datos proporcionados por la estación.

10.2.2.4. Factor del terreno: El factor Zp modifica la velocidad del viento básico, teniendo en cuenta los efectos de la exposición al perfil del terreno y la altura de los objetos sobre el mismo, según tres categorías de exposición: Exposición B zonas onduladas o forestadas con numerosas obstrucciones de espacios cerrados con alturas de casas promedio no superiora 10 m Por ejemplo áreas industriales o suburbios de grandes ciudades Es necesario que la línea este a menos de 500 m o 10 veces la altura libre de la estructura dentro de de esta zona. Exposición C zonas llanas , poco onduladas con obstrucciones dispersas tales como cercas arboles o construcciones aisladas, con alturas entre 1,5 y 10 m. Por ejemplo campo abierto, granjas, sembrados. Esta exposición es la representativa del terreno de aeropuertos donde son efectuadas las mediciones de la velocidad de viento. Exposición D llanuras plana con pocas o ninguna obstrucción, con promedio de alturas de las posibles obstrucciones menor a 1,5 m. es necesario que la línea este a más de 100 m, por ejemplo franjas costeras, llanuras de arboles, mesetas desérticas o pantanos .

Tabla 10.2‐f – Factores de terreno Altura sobre el nivel del terreno Z (m)

Exposición B Exposición C Exposición D

10 0,72 1,03 1,18 15 0,79 1,09 1,23 20 0,84 1,13 1,27 25 0,88 1,17 1,29 30 0,92 1,19 1,32 35 0,95 1,22 1,34 40 0,98 1,24 1,36 45 1,01 1,26 1,37 50 1,03 1,28 1,39 55 1,05 1,29 1,40 60 1,07 1,31 1,41

Nota 1: La interpolación lineal para valores intermedios de alturas Z mayores a 10 m es aceptable. Nota 2: Para alturas mayores de 60 m puede usarse la siguiente ecuación para la determinación de los valores de Zp

1,61. para (10 ≤ Z ≤ Zg) [10.2‐4]

Donde: Z : altura efectiva α y Zg: parámetros definidos en la tabla siguiente.

Exposición α Zg: B 4,5 366 C 7,5 274 D 10,0 213



10.2.2.5. Altura efectiva: a) La altura efectiva Z para un conductor o hilo de guardia es la que corresponde al centro de presión de las cargas de viento y es utilizada para la determinación del factor de terreno y el factor de ráfaga. Puede ser determinada aproximadamente con la altura del punto de amarre a la estructura respecto del terreno menos un tercio la flecha del conductor para el estado de temperatura media anual más el largo de la cadena de aisladores (solamente para suspensiones). b) La altura efectiva de la estructura para estructuras de altura de 60 m o menos puede asumirse como dos tercios de la altura de la estructura y aplicar un viento uniforme con el mismo factor de altura. Para aquellas estructuras mayores de 60 m se pueden variar las alturas para tener en cuenta la variación del viento con la altitud. 10.2.2.6 Factor de ráfaga: Los factores de ráfaga para conductor y cable de guardia (Gw) y la estructura (Gt) se calculan con las siguientes expresiones: Nota: Se aplica solo a líneas aéreas de clase “C” “D”, “E” en las líneas clase B se aplica solo para vanos de longitud similar a las de clase “C” o mayores.

1 2,7. 1 2,7. (10.2.‐5/6) Siendo

4,9. √ , .

, .

(10.2.‐7/8/9)

Donde : altura efectiva : vano de diseño : altura efectiva de la estructura (según 10.2.2.5 b) en m : parámetros de la tabla 10.2.h

Tabla 10.2.h parámeros Exposición α k Ls

B 4,5 0,010 52 C 7,5 0,005 67 D 10,0 0,003 76

10.2.2.7 Viento medio: De no contar con datos directos para la determinación de los vientos medios se tomara el 40 % de la velocidad del viento básico, determinada con el mapa de isocletas del Anexo C. Estos vientos están asociados a la carga de hielo. 10.2.2.8 Tornados y vientos influenciados por la topografía: En las líneas que se encuentren en la zona de tornados (centro y sur de la provincia de Buenos Aires, Córdoba, Santa Fe, Entre Ríos, Corrientes, Chaco, Formosa y Misiones) deberán efectuarse estudios y una recopilación de datos a fin de tener en cuenta la puedan causar condiciones de viento particulares. 10.2.3 Hielo: a) El manguito de hielo definido en el punto 10.2 se deberá afectar por el factor de carga definido en el punto 10.2.1 par períodos de retorno no menores a 50 años b) La densidad del hielo a considerar será de 900 kg/m3. 10.2.3 Declinación máxima de la cadena de aisladores La declinación máxima de la cadena de aisladores se determinará teniendo en cuenta el Mapa de Isocletas de la República Argentina (ver Anexo C), correspondiente a una ráfaga de 10 minutos en todos los casos para un período de recurrencia de 50 años con las excepciones indicadas en el punto 6.2.2.



11 DIMENSIONADO DE ESTRUCTURAS 11.1 Generalidades 11.1.1 Requisitos de proyecto: Las estructuras en su conjunto y en sus partes componentes deberán resistir las cargas de proyecto que establece la presente Reglamentación (ver capítulo 12) en las condiciones detalladas en el presente capítulo. 11.1.2 Método de proyecto: El proyecto de las estructuras se basará en la aplicación del “Método de factorización de cargas y de resistencias” (LRFD); debiéndose cumplir con la siguiente condición:

KE . KC . S ≤ φ . RC [11.1‐1]

Donde: KE : Factor de carga que tiene en cuenta el apartamiento de la estructura real, respecto al modelo ideal de cálculo y los recaudos constructivos (excentricidades no previstas en nudos y empalmes, falta de alineación de los elementos componentes, excentricidades en la aplicación de las cargas, etc.). KE = 1.00 Si el comportamiento de la estructura es verificado con ensayos de carga sobre un prototipo a escala natural, representativo de la resistencia de las estructuras a instalar en la obra. Para estructuras de estaciones transformadoras y soportes del equipamiento eléctrico. KE = 1.10 Si no se realizan ensayos sobre un prototipo a escala natural. KC : Factor de carga que tiene en cuenta el tipo de estructura y el daño que produciría la falla de dicha estructura. KC = 1.00 Para estructuras de suspensión y retenciones de línea. KC = 1.20 Retenciones angulares y terminales de línea. KC = 1.30 Estructuras especiales para cruces de ríos navegables o de frontera. Centros de transformación aéreos y soportes del equipamiento eléctrico. No incluye a los equipos de protección y maniobra instalados sobre postación o estructuras (quesolo deben ser considerados ante la presión de viento). S : Es una solicitación última, que resulta la solicitación máxima actuante (correspondiente a cargas aleatorias con un período de recurrencia T, a cargas de montaje, o a cargas especiales) calculada según se detalla en el presente capítulo, en función del destino, las condiciones de exposición de la obra y de acuerdo con las hipótesis de proyecto. KE KC S : Solicitación última factorizada. φ : “Factor global de resistencia”, que depende del tipo de solicitación a que está sometido el elemento estructural y del material con el que está construido el mismo. Este coeficiente siempre menor que la unidad, tiene en cuenta la dispersión de la resistencia debido a la calidad de fabricación y montaje de la estructura. RC : Resistencia característica o nominal de los elementos componentes y el de sus uniones. Esta resistencia será determinada empíricamente por cálculo, a partir de los resultados de una serie de ensayos, o establecida como carga límite mínima por las Normas IRAM de aplicación. 11.2 Materiales Las estructuras se podrán fabricar con madera, acero, hormigón armado, hormigón pretensado con armaduras pasivas, aleaciones de aluminio, y fibra de vidrio. 11.2.1 Elementos de madera: Los postes de madera deberán ser preservados de la pudrición, previo a su empleo o la fabricación de las estructuras, mediante su impregnación con substancias químicas preservantes autorizadas que aseguren su durabilidad tanto en los tramos enterrados como los expuestos a los agentes atmosféricos (el método a aplicar será Vacío – Presión – Vacío). Queda prohibido empotrar postes de madera en bloques de hormigón, al acelerar la putrefacción por estancamiento de humedad alrededor del mismo. Solo las crucetas o ménsulas soporte podrán ser construidas en madera dura sin preservación.



Nota : Solamente podrán ser utilizados elementos de madera sin preservación en los términos que especifica la Norma IRAM 9530 o en casos de emergencia y como situación transitoria, cuando se requiera reponer el servicio público. También se podrán utilizar en obras eléctricas privadas, de carácter complementario y temporario, donde la condición de durabilidad no sea la determinante de la calidad del servicio y cuando una eventual falla no produzca daños a terceros. 11.2.2 Elementos metálicos: Los elementos metálicos podrán ser perfiles laminados en caliente, que deberán cumplir con la Norma IRAM‐IAS U 500‐503; podrán estar constituidos por piezas de acero conformadas en frío que deberán cumplir con la Norma IRAM‐IAS U 500‐42; o podrán estar compuestos por tubos estructurales que cumplan con la Norma ASTM A 500 – IRAM IAS 2592. Los elementos planos o estructuras tubulares conformadas por chapas dobladas soldadas estarán constituidos por chapas de acero al carbono que cumplirán con la Norma IRAM‐IAS U 500‐42. En caso de emplearse en la fabricación de las estructuras metálicas materiales de procedencia extranjera, los mismos deberán cumplir con Normas de calidad reconocidas que sean asimilables a las IRAM‐IAS vigentes en nuestro país; en este caso se tomará como resistencia nominal de diseño (tensión de fluencia) el valor mínimo garantizado por la Norma que cumple dicho material. 11.2.3 Protección anticorrosiva: Todos los elementos de acero expuestos a la intemperie, como sus correspondientes uniones (bulones, arandelas y tuercas) deberán estar galvanizados en caliente. El galvanizado de perfiles y chapas responderá a la Norma ASTM A‐123 y el de las uniones y sus elementos componentes tendrán un galvanizado que deberá cumplir con la Norma ASTM A‐153. Igual tratamiento tendrán las uniones metálicas de las estructuras de madera. En casos especiales se podrá reemplazar el galvanizado en caliente, por galvanizantes en frío que cumplan las Normas ASTM A 239, A 780 y B 117 ó con otro tratamiento superficial de durabilidad garantizada. 11.2.4 Postes de hormigón armado: Los postes de hormigón armado responderán a las Normas IRAM 1603 y1586. 11.2.5 Postes de hormigón pretensado: Los postes de hormigón pretensado responderán a las Normas IRAM 1605 y 1586. 12 Hipótesis de carga 12.1 Definición de las cargas de cálculo 12.1.1 Cargas según su origen: Las cargas que actúan sobre una estructura para soporte de línea se agrupan, según su origen, en tres tipos: a) Aleatorias: Son las cargas originadas por el viento, los sismos o la formación de hielo, es decir aquellas cuya definición debe realizarse por medios estadísticos. b) Permanentes: Son aquellas cargas que pueden determinarse con más exactitud, tales como el peso de los distintos elementos, como ser conductores (hilos de guardia, cables o tensores portantes), aisladores, etc. y que pueden considerarse invariables para la determinación del riesgo. c) Especiales: Agrupa las solicitaciones cuyo origen se encuentra en el montaje, el mantenimiento ó en el colapso de la estructura o en alguno de los elementos de la línea, como ser conductores, aisladores, etc.. Estas cargas alcanzan valores máximos y no admiten tratamiento estadístico. 12.1.2 Cargas según condiciones de funcionamiento: Desde el punto de vista de la función, una estructura se dimensionará para responder a distintas clases de requerimientos definidos por las condiciones de servicio a que estará sometida durante su



vida útil. Las cargas de cálculo, en consecuencia responderán a condiciones de funcionamiento permanentes o transitorias a saber: a) De servicio: Son las cargas originadas por la acción de elementos exteriores cuya magnitud y recurrencia se ajustará con la importancia de la línea y con la ubicación de la misma, y cargas permanentes cuya magnitud será invariable (tales como peso de los conductores, accesorios, etc.). b) De construcción y mantenimiento: En este grupo de cargas se considerarán esfuerzos que aparecen durante el montaje, el mantenimiento o reparación de la línea. Básicamente están dirigidas a evitar accidentes o pérdida de vidas de quienes efectúan las tareas de montaje ó mantenimiento. c) De contención de fallas: Estas cargas tienen en cuenta fundamentalmente los esfuerzos que aparecen sobre las estructuras en caso de colapso de algún elemento de la línea y tienen como finalidad evitar la propagación de las fallas a los tramos adyacentes de la línea. Esta condición no es de aplicación en estructuras de madera. 12.1.3 Acciones a considerar: a) Presión del viento sobre los conductores o con carga adicional (manguito de hielo). b) Presión del viento sobre los aisladores y accesorios. c) Presión del viento sobre la estructura. d) Acciones horizontales del tiro de los conductores por el ángulo de la línea, desequilibrio de los tiros, rotura de los conductores, etc. e) Acción vertical del tiro de los conductores. f) Peso de los aisladores y accesorios. g) Peso de la estructura. h) Peso de hielo sobre la estructura. i) Sobrecarga adicional de montaje en los puntos de fijación de las cadenas de aisladores. j) Sismo, en las condiciones que establece el Reglamento INPRES-CIRSOC 103. Se deberán considerar las interacciones inerciales y las cinemáticas debidas a los corrimientos del terreno. 12.1.4 Forma de considerar las acciones: a) Las cargas (a, b y c) se calcularán de acuerdo con las presiones unitarias establecidas en el Capítulo 10, tomando en cuenta para la presión del viento sobre los conductores, la mitad de la longitud total de los mismos en los dos vanos adyacentes al piquete que se calcula. b) Para las torres reticuladas la presión del viento (12.1.3 C) se calculará según el punto 10.2.2.- c) Para torres de forma especial, como pórticos de dos o más columnas, torres reticuladas (autosoportadas o arriendadas), la presión del viento deberá ser calculada separadamente para cada columna o elemento especial. En las vigas, la carga del viento en la dirección de su eje, se calculará actuando sobre cada módulo de diagonales sin considerar el posible efecto de “escudamiento”. d) Los tiros de los conductores para las cargas (12.1.3 d y e) deberán ser los de las correspondientes hipótesis de cálculo de los conductores. e) La sobrecarga adicional de montaje (i) deberá ser como mínimo igual a la indicada en la Tabla 12.1-a y deberá ser tomada en cuenta solamente para el cálculo de las crucetas o ménsulas de las torres. Las cargas indicadas corresponden a estructuras de retención. En estructuras de suspensión los valores indicados se reducen al 50%. Estas cargas se adicionan a las cargas correspondientes a construcción y mantenimiento. No se considerará la acción del viento.

Tabla 12.1-a – Sobrecarga adicional de Montaje

Tensión nominal de la línea <66 132 380 500

Sobrecarga adicional de montaje (daN) 200 320 500 500



12.2 Hipótesis de cálculo Las estructuras se proyectarán para las diferentes condiciones de funcionamiento, con las siguientes combinaciones de cargas: 12.2.1. Estructuras de suspensión: 12.2.1.1.‐ Cargas de servicio: a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo normal a la línea sobre aisladores, accesorios, estructura y sobre la semilongitud de conductores de ambos vanos adyacentes. b) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo sobre estructura aisladores y accesorios en dirección de la línea. c) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo en dirección oblicua sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de conductores de ambos vanos adyacentes. d) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional. Carga del viento normal a la línea sobre estructura, aisladores, accesorios y semilongitud de conductores de ambos vanos adyacentes. e) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional (por hielo). Tiro de todos los conductores reducidos unilateralmente un 20% para longitudes de cadena de suspensión hasta 2,5 m ó aisladores rígidos. La reducción unilateral será del 15% del tiro, para cadenas de suspensión mayores de 2,5 m de longitud. Para hilos de guardia la reducción unilateral será del 40%. 12.2.1.2 Cargas de construcción y mantenimiento: a) Peso propio de la estructura. Cargas verticales permanentes con un factor de carga de 2,50, aplicadas en cualquiera de los puntos de suspensión, en varios de ellos ó en todos simultáneamente. Sobrecarga adicional de montaje. No se considera viento. 12.2.1.2.‐ Cargas de contención de falla: a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga longitudinal en cualquiera de los puntos de suspensión, equivalente al 50% del tiro máximo de una fase ó el 70% del tiro medio (EDS), el que provoque solicitaciones más desfavorables para conductores simples ó haces de conductores. En el caso del hilo de guardia se aplicará el tiro máximo longitudinal reducido al 65% ó al 100% del tiro medio (EDS). No se considera carga de viento. Nota 1 Para líneas de clases “B y BB” y en el caso de emplear sujeciones de conductor del tipo deslizantes, se considera para cada conductor, el valor máximo de tensión mecánica de deslizamiento. El diseño debe garantizar el deslizamiento durante toda su vida útil. No se considera viento. Nota 2 : En el caso de líneas de clase “B y C” compactas: donde se emplean brazos de suspensión no se aplica. b) Peso propio y cargas verticales permanentes. Cargas inerciales y desplazamientos relativos de apoyo producidos por el sismo de proyecto. No se considera carga de viento. Nota : Para las cargas de contención de falla: Las cargas indicadas en c), corresponden a líneas que soportan hasta dos ternas. Para estructuras que soportan más de 2 y hasta 4 ternas, se agregará una carga longitudinal, de igual sentido, equivalente al 50% de la utilizada para las dos primeras ternas, de forma tal que produzcan la solicitación más desfavorable. Para estructuras con mayor número de ternas se considerará la aplicación de una carga adicional longitudinal cada nuevo par de ternas, de igual intensidad que la aplicada para la 3ra y 4ta y de forma que provoque la solicitación más desfavorable. En todos los casos se aplicará una única reducción de tiro por ménsula.



Esquema Hipótesis de Cargas de servicio de una suspensión según 12.2.1.1: Para la evaluación de los esfuerzos, se plantea la ecuación de la sumatoria de los momentos con respecto al punto inferior al ras del suelo, se deberá equilibrar con el momento del Tiro en la cima del poste por la altura de este, esto se realiza para todos los conductores e hilos de guardia y los pesos propios de los elementos crucetas y postes. Los esfuerzos de vientos sobre los conductores se consideran aplicados sobre la ménsula, no sobre las cadenas pues estas pivotean en un punto móvil en el extremo de las ménsulas.

. . . .

REFERENCIAS h1 = altura primera ménsula h2 = altura segunda ménsula h3 = altura tercera ménsula h4 = altura total del pote sin empotramiento hhg = altura ménsula hilo de guardia Fvhg = fuerza de viento sobre hilo de guardia Fvc = fuerza de viento sobre conductor Fva = fuerza de viento sobre aisladores Fvp = fuerza de viento sobre poste Pc = peso propio conductor /es Pc = peso propio hilo de guardia Pa= peso propio conductor Pa= peso propio aisladores Pa= peso propio poste Pm= peso propio mensula Pmhg= peso propio mensula hilo de guardia Lmhg = Largo ménsula hilo de guardia Lm = Largo ménsula conductor Lcgm = Dist centro de gravedad ménsula

S

S

l/2 l/2 S

a) Peso propio cargas verticales permanentes, carga de viento máximo normal a la línea. d) Peso propio cargas verticales permanentes, carga de viento normal a la línea.

b) Peso propio cargas verticales permanentes, viento máximo en dirección a la línea. c) Peso propio cargas verticales permanentes, viento máximo dirección oblicua a la línea.

V

V

V

Pp

Fvc +Fva

h1

Lmhg

Lm

FvP

h2

h3

hhg h4

Fv +Fvmhg

Fvc +Fva

Fvc +Fva

Pc+Pa

Pc+Pa

Pc+Pa Pm

Pm

Pm Lcgm

S

0,2

0,4

e) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional (por hielo). Tiro de todos los cables red unilateralmente un 20%, el hilo de guardia un40%

l/2 l/2



Las componentes horizontales del viento sobre los conductores tienen una resultante en el eje x

.

.

Definimos a “C.C.” como Coeficiente de reducción a la cima

. .

La componente horizontal del viento sobre el hilo de guardia tiene la resultante en el eje x en cima

. . La componente horizontal del viento sobre el poste

. . /2 Ahora analizamos el desequilibrio vertical provocados por las cargas desiguales a cada lado de la estructura tiene la resultante en el eje y referido a la cima

. /2 /2

.

El esfuerzo total referido a la cima será y la resistencia estructural del poste será superior a

. . Esquema Hipótesis de Cargas de contención de falla de una suspensión según 12.2.1.2:

a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga longitudinal en cualquiera de los puntos de suspensión, equivalente al 50% del tiro máximo de una fase ó el 70% del tiro medio (EDS). Sin viento y cargas verticales la reducción del tiro resulta de considerar que la cadena se inclina luego de la rotura del conductor en el otro vano y disminuye el tiro unilateral del conductor. Los efectos de los momentos de vuelco son dos MF1 Momento flector o vuelco debido tiro reducido de la tracción del cable MF2 Momento flector o vuelco debido al desequilibrio vertical MF = MF1 + MF2 Momento flector total Mt = es el Momento torsor del tiro reducido de la tracción del cable

Lcgm

Pp

Lm

h3

Pc+Pa

Pc+Pa

Pc+Pa Pm

Pm

Pm

0,5



0,5

0,5

0,5 El momento Total será la resultante de ambos efectos

12

La fuerza del poste a la cima será el valor equivalente para la reducción tiro a la cima.

.

12.2.2 Estructuras de suspensión angular y angulares: 12.2.2.1.‐ Cargas de servicio: a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes en dirección de la bisectriz del ángulo de la línea. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. b) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes en dirección normal a la bisectriz del ángulo de la línea. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. c) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo en dirección oblicua sobre estructura, aisladores accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. d) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional (por hielo). Carga del viento sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes en dirección de la bisectriz del ángulo de la línea. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. e) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional. Tiro de todos los conductores reducidos unilateralmente un 20% para longitud de cadena de suspensión hasta 2,50 m ó aislador rígido. La reducción unilateral del tiro será del 15% para longitud de cadena mayor a 2,50 m. Para el hilo de guardia la reducción unilateral será del 40%. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. f) Peso propio y cargas verticales permanentes. Tracciones unilaterales de todos los conductores en el estado de temperatura mínima. 12.2.2.2.‐ Cargas de construcción y mantenimiento: a) Peso propio de la estructura. Cargas verticales permanentes con un factor de carga de 2,50, aplicadas en cualquiera de los puntos de sujeción, en varios de ellos ó en todos simultáneamente. Sobrecarga adicional de montaje. No se considera el viento. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores (o tensor portante, en líneas compactas de clase “B y C”), consideradas a temperatura mínima. 12.2.2.3.‐ Cargas de contención de falla: a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga longitudinal en cualquiera de los puntos de sujeción, equivalente a:



I. Estructura de suspensión angular, al 50% del tiro máximo de una fase ó al 70% del tiro medio (EDS), el que provoque solicitaciones más desfavorables, para conductores simples ó haces de conductores;

II. Estructura angular, 100% del tiro máximo de una fase para conductores simples ó haces de conductores. En el caso de hilos de guardia se aplicará el tiro máximo longitudinal reducido al 65% ó al 100% del tiro medio (EDS). No se considera el viento.Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores, considerados a temperatura mínima.

Nota : Para líneas de clase “B y C” compactas se debe considerar el esfuerzo a la rotura correspondiente a la tracción del tensor portante considerada a temperatura media anual con un factor de carga de 1,5.

b) Peso propio y cargas verticales Fuerza resultante de conductores e hilos de guardia correspondientes a la tracción con temperatura mínima. Cargas inerciales y desplazamientos relativos de apoyos producidos por el sismo de proyecto. No se considera viento. Nota : Para las cargas de contención de falla: Las cargas indicadas en c), corresponden a líneas que soportan hasta dos ternas. Para estructuras que soportan más de 2 y hasta 4 ternas, se agregará una carga longitudinal, de igual sentido, equivalente al 50% de la utilizada para las dos primeras ternas, de forma tal que produzcan la solicitación más desfavorable. Para estructuras con mayor número de ternas se considerará la aplicación de una carga adicional longitudinal cada nuevo par de ternas, de igual intensidad que la aplicada para la 3ra y 4ta y de forma que provoque la solicitación más desfavorable. En todos los casos se aplicará una única reducción de tiro por ménsula.

Esquema de Cargas de Servicio Estructuras de Suspensión Angular y Angulares 12.2.2.1:

a) Peso propio cargas verticales permanentes, viento máximo dirección de la bisectriz de la línea, fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores .

Cálculo de las fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores que cuyas resultantes se ubicaran en la bisectriz del ángulo que forma la línea, de modo que será la máxima resistencia del la estructura portante. Tensión mecánica [Kg/mm2]

Sección del conductor [mm2]

2. . es la resultante a nivel de

cada cruceta de la tracción de Conductores .

Luego para tener el esfuerzo en la cima de todos los conductores usamos el CC coeficiente de reducción a la cima

2. . la resultante para el hilo

de guardia. En este caso la resultante de la tracción de los conductores de fase a través de CC y la resultante del hilo de guardia se refiere a la cima por relación directa para obtener la resultante sobre la bisectriz que es la dirección yy.

Lcgm

Fvc+ Fva+RTMc

Fvc+ Fva+RTMc

Fvc+ Fva+RTMc

h1

h2

hhg

h4

Fvp

Pp

Lm

h3

Pc+Pa

Pc+Pa

Pc+Pa Pm

Pm Pm

Fvhg+ RTMhg

x

x

y

y l/2

l/2

SA V

RTM

α

α/2



. 0,5

Esquema Cargas de contención de falla de una Suspensión Angular y Angulares según 12.2.2.3:

0,5. .

0,5. .

a ) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga longitudinal en cualquiera de los puntos de sujeción dos casos: I)Estructura Suspensión Angular, equivalente al 50% del tiro máximo de una fase ó el 70% del tiro medio (EDS). II) Estructura angular 100% del tiro máximo de una fase para conductores para hilo de guardia se aplica a reducción del tiro 65% o 100% de (EDS) Los efectos de los momentos de vuelco son dos según los ejes “xx” e “yy” Fyy Esfuerzo debido tiro reducido de la tracción del cable en sentido “y” Fxx Esfuerzo debido tiro reducido de la tracción del cable en sentido “x” Como la estructura no se simétrica trabajamos con ambos ejes

Se supone que es el tiro de un conductor una componente actúa sobre la bisectriz y la otra ortogonal a esta. De igual modo ocurre con el hilo de guardia Se calculan la dos componentes y como en este caso tenemos esfuerzos actuando simultaneamente en dos direcciones mas los esfuerzos de viento esto se componen como sigue en los tiro en la cima combinados.

En apartados b) Peso propio cargas verticales permanentes, viento máximo dirección normal la bisectriz de la línea, fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores.

e) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional (por hielo). Tiro de todos los cables red unilateralmente un 20%, el hilo de guardia un 40%

0,2

0,4

l/2 l/2

SAVmax

l/2 l/2

SAVmax

RTMhg

0,5. .

Phg

Lcgm

RTMc

RTMc

Pp

Pc+Pa

Pc+Pa

Pc+Pa

Pm

Pm Pm

y 0,5 mx

RTMc

cs

cs

SA

x

α

α/2

RTMc

x

y

y



Esfuerzo en el sentido de la bisectriz yy

.

Esfuerzo en el sentido normal a la bisectriz

. 4

. 3

0,5 El momento Total será la resultante de ambos efectos

12


.

12.2.3 Estructuras de Retención y Retención Angular: 12.2.3.1.‐ Cargas de servicio: a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo en dirección de la bisectriz del ángulo de la línea sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. b) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes en dirección normal a la bisectriz del ángulo de la línea. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. c) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo en dirección oblicua sobre estructura, aisladores accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. d) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional (por hielo). Carga del viento sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de los conductores de ambos vanos adyacentes en dirección de la bisectriz del ángulo de la línea. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores. e) Peso propio y cargas verticales permanentes. Tracciones unilaterales de todos los conductores en el estado de temperatura mínima. 12.2.3.2 Cargas de construcción y mantenimiento: a) Peso propio de la estructura. Cargas verticales permanentes con un factor de carga de 2,50 en uno cualquiera, varios ó todos los puntos de sujeción de fase ó hilo de guardia. Sobrecarga adicional de montaje. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores (o tensor portante, en líneas compactas de clase “B y C”), consideradas a temperatura mínima. No se considera viento. b) Peso propio. Cargas verticales permanentes con un factor de carga de 2,50. Carga unilateral de todos los conductores (o tensor portante, en líneas compactas de clase “B y C”), correspondiente a la tracción considerada a temperatura media anual con un factor de carga de 1,5. No se considera viento.



12.2.3.3.‐ Cargas de contención de falla a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Tiro máximo unilateral aplicado en cualquiera de los puntos de sujeción de fase ó hilo de guardia. Fuerzas resultantes de las tracciones de los restantes conductores e hilos de guardia. No se considera viento. b) Peso propio y cargas verticales permanentes. Fuerzas resultantes de las tracciones de los conductores e hilos de guardia correspondientes a la tracción con temperatura mínima. Fuerzas inerciales y desplazamientos relativos de apoyos producidos por el sismo de proyecto. No se considera viento. c) Peso propio y cargas verticales permanentes. Tiro unilateral máximo, igual a 2/3 para líneas horizontales o por corte del conductor superior (el que ocasione el mayor esfuerzo). No se considera viento. No es requisito obligatorio para líneas superiores a la clase “C”. Esquema de Cargas de Servicio Estructuras de Retención y Retención Angular 12.2.3.1: El Esquema de Cargas de Servicio Estructuras de Suspensión Angular y Angulares es el mismo que el realizado para la el caso de la Suspensión Angular y Angulares para los apartados a, b, c, d y el apartado e que queda igual al f del caso referenciado. Solos cabe recalcar que en al caso de la retención recta es decir sin ángulo el valor de angulo es cero y por tanto el sen también cero y los esquemas son iguales a los de la suspensión Esquema de Cargas de contención de falla Estructuras de Retención y Retención Angular según 12.2.3.3:

.

.

.

.

a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Tiro máximo unilateral aplicado en cualquiera de los puntos de sujeción de fase ó hilo de guardia. Fuerzas resultantes de las tracciones de los restantes conductores e hilos de guardia. No se considera viento. MF Son los efectos de los momentos flectores o de vuelco son dos uno debido las resultantes de la tracción de los cables ejes “x e y” el otro es debido al desequilibrio vertical Mt = es el Momento torsor del tiro máximo unilateral de la tracción del cable Como la estructura no se simétrica trabajamos con ambos ejes

Se supone que es el tiro de un conductor una componente actúa sobre la bisectriz y la otra ortogonal a esta. De igual modo ocurre con el hilo de guardia

Se calculan la dos componentes y como en este caso tenemos esfuerzos actuando simultaneamente en dos direcciones mas los esfuerzos de viento esto se componen como sigue en los tiro en la cima combinados. La resultantes RTM actúan sobre las bisectrices como momento flector

y mxs

RTMc

cs

cs

l/2

RA

x

α

α/2

RTMc

Lcgm

mxs

RTMc

Fvp

Pp

Pc+Pa

Pc+Pa

Pc+Pa

Pm

Pm Pm

RTMhg



. . . .

El momento torsor es

El momento Total de la estructura E será la resultante de ambos efectos

E 12

2 2


.

Esquema Cargas de contención de falla de una Retención y Retención Angular según 12.2.3.3:

3/2. .

3/2. .

c) Peso propio y cargas verticales permanentes. Tiro unilateral máximo, igual a 2/3 para líneas horizontales o por corte del conductor superior (el que ocasione el mayor esfuerzo). Los efectos de los momentos de vuelco son dos MF Son los efectos de los momentos flectores o de vuelco son dos uno debido las resultantes de la tracción de los cables ejes “x e y” el otro es debido al desequilibrio vertical Mt = es el Momento torsor del tiro máximo unilateral de la tracción del cable Como la estructura no se simétrica trabajamos con ambos ejes Fxx Esfuerzo debido tiro reducido de la tracción del cable en sentido “x” Como la estructura no se simétrica trabajamos con ambos ejes

Se supone que es el tiro de un conductor una componente actúa sobre la bisectriz y la otra ortogonal a esta.

x y

y 2/3 mxs

RTMc

cs

cs

RA

x

α

α/2

RTMc

Lcgm

2/3 mxs

RTMc

Fvp

Pp

Pc+Pa

Pc+Pa

Pc+Pa

Pm

Pm Pm

RTMhg



2. . 2. .

2/3 .

2

El momento torsor es .

El momento Total de la estructura E será la resultante de ambos efectos

E 12

2 2


.

12.2.4 Estructuras Terminales: 12.2.4.1.‐ Cargas de servicio: a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo perpendicular a la dirección de la línea sobre estructura, aisladores accesorios y sobre la semilongitud de los conductores del vano adyacente. Tracciones unilaterales de todos los conductores. b) Peso propio y cargas verticales permanentes. Tracciones unilaterales de todos los conductores en el estado de temperatura mínima. c) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga adicional. Carga del viento perpendicular a la dirección de la línea sobre estructura, aisladores, accesorios y sobre la semilongitud de los conductores del vano adyacente. Tracciones unilaterales de todos los conductores. 12.2.4.2.‐Cargas de construcción y mantenimiento: a) Peso propio. Cargas verticales permanentes con un factor de carga de 2,50 en cualquiera de los puntos de sujeción de fase ó hilo de guardia. Sobrecarga adicional de montaje. Tiro de todos los conductores correspondientes a la tracción de tensado considerada a temperatura media anual con un factor de carga de 1,5. No se considera viento. 12.2.4.3.‐ Cargas de contención de falla: a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Eliminación de una cualquiera ó varias tracciones máximas. No se considera viento. b) Peso propio y cargas verticales permanentes: Tiro de todos los conductores e hilo de guardia correspondientes a temperatura mínima. Cargas inerciales y desplazamientos relativos de apoyo producidos por el sismo de proyecto. No se considera viento. Esquema Cargas de Servicio de un Terminal según 12.2.4.1:

a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo perpendicular a la dirección de la línea sobre estructura, aisladores accesorios y sobre la semilongitud de los conductores del vano adyacente. Tracciones unilaterales de todos los conductores. b) Similar pero en estado de temperatura mínima sin viento

T

Vmx Vmx

l/2l/2

a) Peso propio y cargas verticales permanentes. Carga del viento máximo perpendicular a la dirección de la línea sobre estructura, aisladores accesorios y sobre la semilongitud de los conductores del vano adyacente. Tracciones unilaterales de todos los conductores. b) Similar pero en estado de temperatura mínima sin viento



Esquema Cargas de contención de falla de un Terminal según 12.2.4.3:

El momento Total de la estructura E E 12

2 2 La fuerza del poste a la cima será:

.

.

2. 4

8. 4

c) Similar a apartado “a” más carga adicionales (hielo) Los efectos de los momentos de vuelco son dos MF Son los efectos de los momentos flectores o de vuelco son dos uno debido las resultantes de la tracción de los cables ejes “x e y” el otro es debido al desequilibrio vertical En el eje xx los momentos son los provocados por las tracciones unilaterales:

En el eje yy son los momentos son los provocados por la acción del viento sobre todos los elementos y el desequilibrio

=

La resistencia de los postes del tipo HoAo en el caso particular de biposte normalizado IRAM

Lcgm

Fvc+ Fva

Fvc+ Fva Fvc+ Fva

h1

h2

hhg

h4

Fvp

Pp

Lm

h3

Pc+Pa

Pc+Pa

Pc+Pa Pm

Pm

Pm

cs cs

cs

hgs

hvp

x

y

y

hgs

cs

cs T

x

.

2.

a) Peso propio cargas verticales permanentes, eliminación de cualquiera de los conductores sin viento, caso de dos conductores ejemplo El momento flector o vuelco será

El momento torsor será .

x

y

y

hgs

mxs

T

x



12.2.5.‐ Aclaraciones Generales: a) Viento oblicuo: La verificación con viento oblicuo debe efectuarse para la dirección más comprometida entre las siguientes: 30º, 45º y 60º respecto de la bisectriz del ángulo de la línea. b) Viento con hielo: En la zona climática “D” el hielo sólo se considera sobre conductores e hilo de guardia con una densidad de 900 kg/m3 (ver punto 10.1.6.‐). Estas condiciones podrán modificarse, si se dispone de la información específica. El manguito se considerará cilíndrico y con coeficiente aerodinámico igual a 1,00. La velocidad del viento a adoptar, es la que corresponde a la hipótesis de cálculo considerada. Su valor no será inferior a lo especificado en el punto 10.2.2.7.‐ El valor de tracción de conductores a adoptar, es el que corresponde a la hipótesis de cálculo considerada. c) Se designa “carga vertical permanente” al peso de los conductores, aisladores y accesorios. d) Se designa “carga adicional” al peso del hielo sobre los conductores. e) Se designa “ángulo de la línea” al ángulo menor de 180º determinado por la traza de la línea en correspondencia con los vanos adyacentes de un soporte angular. 12.3 Cálculo de solicitaciones El cálculo de las solicitaciones producidas en los distintos elementos de las estructuras, por efecto de las cargas detalladas en el punto 12.1.‐, debe ser efectuado de acuerdo a los métodos de la Teoría de Estabilidad que sean de aplicación al material propuesto para construir las estructuras y de acuerdo a los procedimientos generales de proyecto que se establecen en el punto 6.‐ del presente Reglamento. 12.4 Ensayos de prototipos y componentes estructurales 12.4.1 Estructuras no convencionales: Para el caso del proyecto de estructuras no convencionales, sedeberán realizar ensayos sobre prototipos similares, con la finalidad de verificar el comportamiento estable de la estructura sometida a las hipótesis de carga del proyecto. En el caso de falla se debe verificar que:

Nota: Los valores de “ ” se detallan en punto 12.8. 12.4.2 Estructuras reticuladas: Los proyectos de las estructuras metálicas reticuladas más representativas de la línea (suspensiones y retenciones típicas), para líneas de 132 kV ó un nivel de tensión superior, siempre serán verificados con ensayos de prototipos. 12.4.3 Los proyectos de los postes de hormigón armado y/o pretensado para estructuras de suspensión, siempre serán verificados con ensayos de flexión y en las condiciones que establecen las Normas IRAM 1603 e IRAM 1605, y de torsión según las solicitaciones factorizadas definidas por las hipótesis de carga respectivas. Para los postes dobles y triples siempre se verificará, mediante ensayos no destructivos a flexión, el comportamiento de los postes como componentes estructurales. Calculo de Tiro de postes Simples Se realiza la adición de la totalidad de las cargas calculadas según la hipótesis de carga considerada, reducidas a la cima, adoptándose el tiro normalizado más próximo por exceso. Calculo de Tiro de postes Dobles Las estructuras dobles tienen su resistencia dependiente de la dirección que se considere. Sobre el eje longitudinal x‐x (Fig. IV‐4) la estructura doble tiene una resistencia muy superior a la del poste



simple, dependiendo del módulo resistente que forma el conjunto de los dos postes separados una cierta distancia y rigidizados mediante los vínculos, crucetas y ménsulas. En la práctica, la resistencia es del orden de 8 veces la de cada uno de los postes que componen el conjunto doble. Sobre el eje transversal y‐y la resistencia es doble de la de cada poste. el dimensionamiento se calcula el tiro equivalente de cada poste simple. Según la dirección de las fuerzas que actúan, dicho tiro será: Feq = Fxx/8 Resultante (Fxx) sobre eje longitudinal x‐x Feq = Fyy/2 Resultante (Fyy) sobre eje transversal y‐y Para determinar la fuerza actuante sobre cada poste de la estructura doble, cuando la resultante tiene una dirección oblicua con respecto a los ejes considerados, deben calcularse las componentes Fx y Fy de dicha fuerza. En este caso, la fuerza equivalente correspondiente a cada poste de la estructura, es:

2

8

a) Disposición para retenciones angulares en ángulos no muy grandes b) Disposición para estructuras angulares y retenciones angulares en grandes ángulos Calculo de Tiro de postes Triples Se da este tipo de estructuras en líneas de 132 kV y mayores tensiones. Las estructuras triples tienen sus postes igualmente espaciados, formando en planta un triángulo equilátero. La resistencia del conjunto no depende de la dirección del esfuerzo, siendo del orden de 10 veces la de cada poste que constituye el conjunto. El esfuerzo equivalente para cada poste es:

10

12.5 Estructuras de madera Estas estructuras estarán constituidas parcial o totalmente por postes de madera semi dura (eucaliptos, etc.) ó dura (quebracho, urunday, etc.). Las estructuras pueden ser del tipo monoposte, arriendadas, ó aporticadas ya sea arriostradas ó no. Para el proyecto de estructuras de madera no serán de aplicación las hipótesis de cálculo correspondientes a las cargas de contención de fallas.

x xy

y

x x

y

y



VANO ECONÓMICO El aspecto económico en los proyectos de ingeniería presenta en general situaciones de compromiso y una vez elegida la traza son los principales parámetros, entre ellos está el tipo de estructura a emplear, es por ello que para lograr el mínimo costo, hay que el vanoadecuado. Un vano muy reducido permite emplear soportes bajos y de escaso tiro, pero requiere un número mayor de soportes que los empleados cuando se eligen vanos mayores. Al aumentar el vano crece el costo unitario de las estructuras, pero hay elementos que no varían, sea cual fuere la altura de los soportes, ya que se emplea el mismo elemento para un rango de vanos muy amplio. Es el caso de los aisladores y accesorios y, en algunos tipos de estructuras, las crucetas y ménsulas. Estos elementos resultan más económicos por unidad de longitud de línea al aumentar el vano. Existe un vano económico en el cual el costo total de soportes de una línea resulta mínimo. En él se cumplirá que la economía realizada en aisladores y accesorios al aumentar el vano se compensa con el mayor costo de las estructuras. Por tratarse de un problema económico, no pueden darse valores estandarizados, pues éstos pierden vigencia debido a las variaciones de los diversos componentes, así como a la aparición de nuevos materiales tipos constructivos y técnicas de construcción y montaje. En algunas situaciones no es posible adoptar el vano económico. Tal es el caso de las líneas en zona urbana, donde el vano se limita por razones de seguridad e inconvenientes en el trazado. Un estudio de vano económico se realiza por aproximaciones, y tomando la estructura más representativa, por ejemplo de suspensión normal, salvo el caso de una línea con gran cantidad de postes especiales tipo montaña aquí el análisis sería más complejo. Deben considerarse todos los componentes del costo de la estructura, aislación y accesorios, fundación y la parte de costo de tendido del conductor que sea función de la cantidad de estructuras (izado, fijación). Estos costos configuran materiales, mano de obra, transporte y equipos, o sea costo neto son funcionales al costo global,

Costo de los componentes de la línea y vano económico

Dado que no pueden calcularse estructuras para una variación continua de vanos, la curva costo‐vano será una sucesión discreta en escalones. Esta situación es especialmente evidente para el caso de los postes de hormigón armado o madera, para los cuales el mercado ofrece un surtido con determinadas alturas y valores de resistencia. De esta manera, un cierto tipo de poste se podrá emplear hasta determinado vano.

Vano (m)

Costo aislación y accesorios

Costo estructuras

Costo total

Costo ($ / km)



Estos saltos también se pueden producir cuando es necesario cambiar el tipo de aislación, o algún accesorio (agregado de amortiguadores a partir de cierto vano, por ejemplo), por todo lo cual en la curva se observa, como es regla general, que el mínimo no está claramente diferenciado, lo que da cierta libertad para la elección entre postes de varias características.

Apuntes Lineas

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