Fernando Bacigalupe Camarero

Líneas aé as de edia y baja tensión

Fernando Bacigalupe Camarero Ingeniero Técnico Industrial

Profesor Numerario de Sistemas Electrotécnicos y Automáticos

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SI ' ' CALCULO MECANICO

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Impreso en España Printed in Spain

ISBN: 84-283-2611-8

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Gráficas ROGAR, Polígono Industrial Alparrache - Navalcamero (Madrid)

(092/60/06)

PR4

1.

2.

ÍNDICE

PRÓLOGO ...................................................................................................... XIII

l. DISEÑO DE UNA LÍNEA AÉREA DE MEDIA TENSIÓN .............. 1

1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Proceso de trabajo para el diseño de una línea aérea de media

tensión.............................................................................................. 2 1.3. Resumen de la secuencia general de cálculos mecánicos................ 5 1.4. Resumen de la secuencia más simplificada de cálculos mecánicos . 6

2. CÁLCULO MECÁNICO DE CONDUCTORES Y REPLANTEO DE UNA LÍNEA AÉREA DE MT ......................................................... 7

2.1. Ecuación de un hilo (cable) tendido entre dos puntos. Flecha......... 7 2.2. Sobrecargas en los cables . .. . .. .. .. ... .. . .. .. ... ... .. .. .. .. . ... .. .. . . .. . .. .. . .. . . ... ... .. 9 2.3. Prescripciones del RLAT sobre sobrecargas en los conductores ..... 11 2.4. Acción de la temperatura sobre los conductores . ... .. .. .. . . . .. . . . .. . . . . . .. .. 12 2.5. Ecuación de cambio de condiciones ................................................ 13 2.6. Límites de partida en el cálculo mecánico de un conductor............. 14

2.6.1. Límite estático: tensión máxima ........................................... 14 2.6.2. Límites dinámicos: TCD y THF............................................ 15

2.7. Vano ideal de regulación (VIR) ....................................................... 16 2.8. Cálculo mecánico de conductor ...................................................... 17 2.9. Tablas de cálculo ............................................................................. 19 2.1 O. Distancias .. .. ... . . .. . . . . . .. .. .. ... . . .. .. . . .. .. .. . . .. .. .. . .. . .. .. . . .. ... .. . .. .. .. .. . .. . .. .. .. ... . . . 19

2.1 0.1. Distancia de los conductores al terreno............................... 19 2.10.2. Distancia de los conductores entre sí.................................. 20 2.10.3. Distancia entre conductores y apoyos ................................ 20 2.10.4. Prescripciones especiales .. .. . . . . .. .. . .. .. . . .. . .. . .. .. . . . .. .. .. .. .. . .. . .. . . . . 21

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ÍNDICE

2.11. Elección de apoyos, crucetas y aisladores ...................................... .. 2.11.1. Apoyos ................................................................................ .

a) Alineación ..................................................................... . b) Ángulo .......................................................................... . e) Anclaje y fin de línea .................................................... .

2.11.2. Crucetas ............................................................................ .. 2.11.3. Aisladores ......................................................................... ..

2.12. Vano máximo admisible ................................................................ .. 2.13. Replanteo de los apoyos en el perfil topográfico .......................... .. 2.14. Tabla de tendido. Flecha de regulación. Tensión de regulación .... .. 2.15. Flechas por vano ............................................................................. . 2.16. Tendido de los conductores ............................................................ . 2.17. Verificaciones en vanos largos e inclinados .................................... .

22 22 22 23 23 24 24 25 26 28 28 29 31

3. CÁLCULO MECÁNICO DE APOYOS PARA LÍNEAS DE MT ...... 33

3 .l. Fuerzas que actúan sobre los apoyos................................................ 3 3 3.1.1. De compresión ...................................................................... 33

a) Por peso total soportado.................................................. 33 b) Por desnivel de apoyo anterior y/o posterior................... 33

3.1.2. De flexión ............................................................................. 34 a) En dirección longitudinal de la línea............................... 34 b) En dirección transversal de la línea................................. 35

3.1.3. De torsión ............................................................................. 36 3.2. Resumen de fuerzas que se consideran en apoyos de líneas de MT .. 37 3.3. Proceso de cálculo y elección de un apoyo para línea aérea de MT ... 38 3.4. Coeficiente k, de reducción del esfuerzo nominal .......................... 40 3.5. Coeficiente de reducción k, en apoyos HV ..................................... 41 3.6. Aplicación del coeficiente k, en el cálculo de los esfuerzos nominal

y secundario...................................................................................... 42 3.7. Ecuaciones resistentes para apoyos de celosía ................................ 42

4. CÁLCULO DE CIMENTACIONES PARA APOYOS DE LÍNEAS DEMT ..................................................................................................... .

4.1. Conceptos básicos .......................................................................... .. 4.2. Cálculo de una cimentación ............................................................ . 4.3. Observaciones sobre la utilización de la ecuación de Sulzberger .. .. 4.4. Composición del hormigón ............................................................ ..

45

45 46 48 50

5. DISEÑO DE UNA RED AÉREA DE BAJA TENSIÓN ....................... 51

5.1. Introducción ..................................................................................... 51 5.2. Proceso de trabajo para el diseño de una red aérea de baja tensión.. 51

VI 1 © !TP-Paraninfo

6.

7.

8.

9.

A:

A

ÍNDICE

6. CÁLCULO MECÁNICO DE CABLES TRENZADOS PARA RED DEBT ........................................................................................................ 55

6.1. Cables aislados RZ utilizados en las redes de BT ........................... 55 6.2. Sobrecargas en los cables . . . .. .. . . ... .. . .. . . ...... .. .. .. ... .. . .. .. . . ... .. .. . .... .. ... .. .. 55 6.3. Prescripciones del RBT sobre sobrecargas en los cables ................ 56 6.4. Acción de la temperatura sobre los cables . . . . ... .. . ... .. .. .. .. . . .. . . . .. . .. .. . . . 56 6.5. Límite de partida para el cálculo mecánico de un cable trenzado RZ.. 57 6.6. Cálculo mecánico de un cable trenzado RZ .. .. .. . ... .. .. . . .. . . . . .. .. . . ... . . ... 57 6.7. Tablas de cálculo y tendido para cables RZ ..................................... 59

7. CÁLCULO MECÁNICO DE APOYOS Y CIMENTACIONES PARA REDES AÉREAS DE BT ....................................................................... 61

7.1. Tipos de apoyos en las redes de BT según su función .................... 61 7.2. Apoyos utilizados ............................................................................ 61 7.3. Fuerzas que actúan sobre los apoyos ............................................... 62 7 .4. Proceso para el cálculo y elección de un apoyo . .. . .. .. .. .. .. . ... .. . . .. ... .. . 65 7.5. Cimentaciones para apoyos HV de redes de BT ............................. 66

8. ENUNCIADOS DE LOS PROBLEMAS ............................................... 69

9. SOLUCIONES DE LOS PROBLEMAS ............................................... 75

ANEXOS

ANEXO 1. CARACTERÍSTICAS Y DATOS DE CONDUCTORES ALUMINIO-ACERO.............................................................................. 107

Tabla A-l. l. Conductores Al-Ac para líneas de MT ............................... 108 Tabla A-1.2. Características mecánicas de los conductores Al-Ac .......... 108 Tabla A-1.3. Valores de las acciones transmitidas por los conductores

Al-Ac ................................................................................... 109 Tabla A-1.4. Nuevos conductores de Al-Ac ............................................. 110

ANEXO 2. TABLAS DE CÁLCULO Y DE TENDIDO DE CONDUCTO-RES ALUMINIO-ACERO..................................................................... 111

Hoja de cálculo de conductores ................................................................. 112 Hoja estadillo de cálculo y tendido de conductor de un cantón de línea

deMT .................................................................................................... 113

© ITP-Paraninfo 1 VII

ÍNDICE

Tablas A-2.1. Cálculo LA;:56 (zonas A, By C) ..................................... .. 114 Tablas A-2.2. Tendido LA-56 (zonas A, B y C) ...................................... . 117

ANEXO 3. CÁLCULO Y CARACTERÍSTICAS DE APOYOS. TABLAS Al'i

DE RESULTANTE DE ÁNGULO ....................................................... .. 121

Hoja de cálculo de apoyos ........................................................................ . 122 A-3.1. Características de apoyos HV (Hormigón Vibrado) .................... . 123 A-3.2. Características de apoyos HVH (Hormigón Vibrado Hueco) ...... . 124 AF A-3.3. Características de apoyos metálicos de celosía ............................ . 125 A-3.4. Características de apoyos de chapa metálica ............................... . 126 Tablas A-3.5. Resultante de ángulo LA-56, Unión Penosa (zonas A, By C). 128

ANEXO 4. TABLAS DE CIMENTACIONES PARA APOYOS DE LI-NEAS AEREAS DE MT ....................................................................... . 131

Tabla A-4.1. Cimentaciones apoyos HV ................................................. . Tabla A-4.2. Cimentaciones apoyos HVH .............................................. .

132 133 BI

Tabla A-4.3. Cimentaciones apoyos metálicos de Celosía ...................... . 134 Tabla A-4.4. Cimentaciones apoyos tubulares de Chapa Metálica ......... . 135 Tabla A-4.5. Cimentaciones por pilotaje en roca ................................... .. 136

ANEXO 5. CARACTERÍSTICAS DE CRUCETAS Y AISLADORES .... 137

A-5.1. Características de crucetas .......................................................... .. 138 A-5.2. Características de aisladores de vidrio ........................................ .. 141 A-5.3. Cadenas aisladoras de vidrio ........................................................ . 142 A-5.4. Características de cadenas aisladoras sintéticas ........................... . 143 A-5.5. Tabla de formación de cadenas de aisladores ................................ . 144

ANEXO 6. CARACTERÍSTICAS Y DATOS DE CABLES RZ ............. . 145

Tabla A-6.1. Características mecánicas de cables RZ para redes de BT .. . 145 Tabla A-6.2. Dimensiones y sobrecargas de cables RZ .......................... . 145

ANEXO 7. TABLAS DE CÁLCULO Y TENDIDO DE CABLES RZ .... 147

Hoja de cálculo de cable RZ ..................................................................... . 148 Hoja estadillo de cálculo y tendido de cable RZ de red de BT ................ . 149 Tablas A-7.1. Cálculo y tendido cable 3 x 25/54,6 (zonas A, By C) ..... . 150 Tablas A-7.2. Cálculo y tendido cable 3 x 50/54,6 (zonas A, By C) ..... . 152 Tablas A-7.3. Cálculo y tendido cable 3 x 95/54,6 (zonas A, By C) ..... . 154

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ÍNDICE

Tablas A-7.4. Cálculo y tendido cable 3 x 150/80 (zonas A, By C) ....... 156 Tablas A-7.5. Cálculo y tendido cable 3 x 150/95 + 22 (zonas A, By C) ... 158

ANEXO 8. TABLA DE CIMENTACIONES EN TIERRA PARA APO-YOS HV DE REDES DE BT ................................................................... 161

TablasA-8.1 ............................................................................................... 161

APÉNDICE...................................................................................................... 163

l. Aclaraciones sobre el cálculo de Fv en apoyos de ángulo..................... 165 2. Aclaraciones sobre el procedimiento de cálculo de apoyos .. .... .. .. ........ 167 3. Comparación de la determinación de la resultante de ángulo en apoyos

de ángulo de M.T. y de B.T. .................................................................. 169 4. Desviación de las cadenas aisladoras de suspensión por la acción del

viento..................................................................................................... 169

BIBLIOGRAFÍA, DOCUMENTACIÓN Y APLICACIONES INFOR-MÁTICAS................................................................................................. 171

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A mi padre y a mi madre por todos sus esfuerzos.

A Paloma por su paciencia y ayuda.

A Marina y a Pablo por parte de su tiempo.