8/14/2019 2.-Articulo cálculo de la cadena de aisladores

http://slidepdf.com/reader/full/2-articulo-calculo-de-la-cadena-de-aisladores 1/4

Cálculo de la cadena de aisladores

1.- Introducción

Para comprobar la validez de una cadena de aisladores es necesario determinar que

cumple frente a las características eléctricas y mecánicas exigidas en el Reglamento.

Así pues debemos dirigirnos al apartado 4.4 de la ITC-LAT 07 donde cita que la tensión

permanente en servicio industrial y las sobretensiones temporales determinan la longitud

mínima de aislamiento necesaria de la cadena de aisladores y que estos aisladores deben ser

seleccionados en función del nivel de polución previsto para la línea.

En cuanto a los criterios mecánicos debemos remitirnos al punto 3.4 de la ITC-LAT 07,

donde fija el coeficiente de seguridad mecánico a 3. Si bien este criterio deberá de ser revisado

en dos situaciones, la primera en funcionamiento normal, en donde se deben tener el cuenta

el peso de conductor y el de la propia cadena, y la segunda en funcionamiento anormal, o sea

cuando se rompe el conductor, en cuyo caso la cadena deberá de resistir la rotura producida.

Por otra parte las cadenas de aisladores se suelen determinar para cada tipo de

conductor, nivel de tensión y vano tipo. Posteriormente habrá que comprobar su validez

cuando sean instaladas en una línea real, teniendo entonces en cuenta las características de

esta.

2.- Nivel de aislamiento

Se entiende por nivel de aislamiento la relación que existe entre la longitud de la línea

de fuga de la cadena de aisladores y la tensión más elevada que se adopte en la línea. La

cadena de aisladores puede estar formada por un único elemento aislante, como ocurre en las

cadenas fabricadas con materiales poliméricos, en cuyo caso la longitud de la línea de fuga

será la de este elemento aislante, por otra parte la cadena de aisladores puede estar formada

por varios elementos, como ocurre con las cadenas compuestas por aisladores de vidrio, de

esta forma la longitud total de la cadena de aisladores será la suma de todos los elementos

aislantes que la componen.

El valor de la tensión mas elevada para una línea eléctrica viene reflejado en el punto

1.2 tabla 1 de la ITC-LAT 07 que seguidamente se reproduce.

Tensión nominal de la red (kV) Tensión más elevada de la red (kV)

3 3,6

6 7,2

10 12

15 17,5

20 24

25 30

30 36

45 52

66 72,5

110 123

132 145

150 170220 245

8/14/2019 2.-Articulo cálculo de la cadena de aisladores

http://slidepdf.com/reader/full/2-articulo-calculo-de-la-cadena-de-aisladores 2/4

400 420

Las líneas eléctricas presentan un comportamiento ante las solicitaciones dieléctricas,

que determinan el valor de los siguientes parámetros.

- Tipo de aislador y longitud total de la línea de fuga de la cadena de aisladores.

-  Distancia de los conductores al suelo.

-  Distancia de los conductores de fase a los hilos de tierra.

-  Distancia entre conductores de distinta fase.

-  Distancia de los conductores al suelo.

Los aislamientos de las líneas tienen la propiedad de ser autoregenerables, externos y

su geometría suele ser variable, ya que la acción del viento, los agentes externos

contaminantes y las temperaturas, sin olvidar las sobrecargas hacen que las cadenas

modifiquen su posición ideal.

No es aconsejable, buscar la economía en las líneas ajustando el aislamiento a un nivelcon aislamiento insuficiente, ya que así se producirán averías en las líneas. Es por ello

necesario y obligatorio realizar un buen cálculo de la cadena de aisladores, tanto desde el

punto de vista eléctrico como mecánico.

3.- Cálculo eléctrico

En este apartado tendrá que comprobarse si el nivel de aislamiento de la cadena de

aisladores es igual o superior al que se adopta para la línea. Este nivel de aislamiento viene

determinado en la tabla 14 del punto 4.4 de la ITC-LAT 07 del Reglamento.

Nivel decontaminación 

Ejemplos de entornos típicos  Línea de fuga específicanominal mínima mm/kV 

I

Ligero

-Zonas sin industrias y con baja densidad de

viviendas equipadas con calefacción.

-Zona con baja densidad de industrias o

viviendas, pero sometidas a viento o lluvias

frecuentes.

- Zonas agrícolas.

- Zonas montañosas.

- Tosas estas zonas están situadas al

menos de 10 a 20 km del mar y no

están expuestas a vientos directos del

mar.

16,0

II

Medio

-Zonas con industrias que no producen humo

especialmente contaminante y/o con densidad

media de viviendas equipadas con calefacción.

-Zonas con elevada densidad de viviendas y/o

industrias pero sujetas a vientos frecuentes y/o

lluvia.

-Zonas expuestas a vientos desde el mar, pero

muy próximas a las costa.

20,0

IIIFuerte

-Zonas con elevada densidad de industrias y

suburbios de grandes ciudades con elevada

densidad de calefacción generando

25,0

8/14/2019 2.-Articulo cálculo de la cadena de aisladores

http://slidepdf.com/reader/full/2-articulo-calculo-de-la-cadena-de-aisladores 3/4

contaminación.

-Zonas cercanas al mar o en cualquier caso,

expuestas a vientos relativamente fuertes

provenientes del mar.

IV

Muy Fuerte

-Zonas, generalmente de extensión moderada,

sometidas a polvos conductores y a humoindustrial que produce depósitos conductores

particularmente espesos.

-Zonas, generalmente de extensión moderada,

muy próximas a la costa y expuestas a

pulverización salina o a vientos fuertes y

contaminados desde el mar.

-Zonas desérticas, caracterizadas por no tener

lluvia durante largos periodos, expuestos a

fuertes vientos que transportan arena y sal, y

sometidas a condensación regular

31,0

La expresión que permite calcular el nivel de aislamiento es la siguiente.

    �   =í       ()

ó á  ()  

El nivel de aislamiento que se obtiene de esta ecuación debe ser superior al elegido

para la línea, según la tabla anterior. Esta expresión es válida para todas las cadenas de

aisladores, sin embargo para el caso de las cadenas compuestas por varios elementos de

aisladores de vidrio, se podría calcular el número de aisladores necesarios para un

determinado nivel de aislamiento. En este caso la expresión del nivel de aislamiento quedaría.

    �   =í      () ∗ º  

ó á  ()  

Despejando obtenemos el número de aisladores para una cadena determinada.

º   =    �   ∗ó á  ()

í      () 

4.- Cálculo mecánico

Como se comentaba en la introducción al artículo, debemos remitirnos al punto 3.4 de

la ITC-LAT 07, donde fija el coeficiente de seguridad mecánico a 3. Si bien este criterio deberá

de ser revisado en dos situaciones, la primera en funcionamiento normal, en donde se deben

tener el cuenta el peso de conductor y el de la propia cadena, y la segunda en funcionamiento

anormal, o sea cuando se rompe el conductor, en cuyo caso la cadena deberá de resistir la

rotura producida.

4.1.- Cargas normales

En esta hipótesis se consideran las cargas que actúan en un funcionamiento normal de

la línea, mediante suma de todas ellas, en este caso serán los pesos que gravitan sobre la

cadena de aisladores, y que son debidos a.

8/14/2019 2.-Articulo cálculo de la cadena de aisladores

http://slidepdf.com/reader/full/2-articulo-calculo-de-la-cadena-de-aisladores 4/4

-  Peso del conductor: viene definido por el gravivano, considerando las acciones del

viento o hielo según la zona de la por donde transcurra la línea, en temas

posteriores se abordará su cálculo.

-  Peso de los aisladores.

-  Peso de los herrajes.

- Contrapesos: si la cadena los necesita, por una desviación excesiva, mas adelantese verá esta desviación y el cálculo de los contrapesos si a lugar.

Por tanto la ecuación a comprobar será en este caso:

= ()

() + .() + .() + () ≥ 3 

La opción de instalar contrapesos para evitar la desviación excesiva de la cadena de

aisladores, bien por la acción del viento, bien por una solicitación ascendente de los

conductores de los vanos adyacentes, en apoyos de alineación, o apoyos de ángulo montados

con cadenas de suspensión, nótese que en los apoyos de amarre, final de línea, o de ángulotratados como amarre, las cadenas de aisladores son horizontales, y por tanto no se desvían, la

solución de la instalación de contrapesos, aunque perfectamente permitida por el Reglamento,

no es una solución técnica, por tanto se pueden eliminar y adoptar otras medidas correctoras.

Así pues la anterior expresión queda.

= ()

() + .() + .() ≥ 3 

4.2.- Cargas anormales

Las hipótesis anormales son la 3ª y 4ª del cálculo de apoyos, pero en concreto la quedebe de resistir la cadena de aisladores sin romper debe ser 4ª, o sea de la de rotura de

conductores, en este caso el coeficiente de seguridad será.

= ()

ó() ≥ 3 

El esfuerzo de torsión dependerá del tipo de apoyo y de la función que este tenga en la

línea. Para calcular este esfuerzo de torsión debe realizarse de acuerdo con el punto 3.1.5 de la

ITC-LAT 07 del Reglamento que especifica como debe realizarse el cálculo para cada tipo de

apoyo. La tensión mecánica a aplicar será en la fase de diseño la de la carga de rotura del

conductor dividida por el coeficiente de seguridad a adoptar en la línea y después aplicandolos criterios del punto del Reglamento antes citado. En el caso de la comprobación en una línea

se utilizará el valor de la componente máxima de la tensión en cada vano de regulación.

Francisco José Sánchez Sutil

Ingeniero de Organización Industrial

Profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Jaén