Norma Apoyo
Transcript of Norma Apoyo
-
8/18/2019 Norma Apoyo
1/185
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
HERRAMIENTAS DE CÁLCULO COMPUTACIONAL PARA
CIRCUITOS DE DISTRIBUCIÓN AÉREA EN MEDIA TENSIÓN
Por:
Steven Dario Torrealba Guerrero
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Electricista
Sartenejas, Noviembre de 2012
-
8/18/2019 Norma Apoyo
2/185
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
HERRAMIENTAS DE CÁLCULO COMPUTACIONAL PARA
CIRCUITOS DE DISTRIBUCIÓN AÉREA EN MEDIA TENSIÓN
Por:
Steven Dario Torrealba Guerrero
Realizado con la asesoría de:
Prof. Ing. Juan Carlos Rodríguez
Ing. Porfirio Rodríguez
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Electricista
Sartenejas, Noviembre de 2012
-
8/18/2019 Norma Apoyo
3/185
-
8/18/2019 Norma Apoyo
4/185
iv
ELABORACIÓN DE HERRAMIENTAS DE CÁLCULO
COMPUTACIONAL PARA EL DISEÑO DE CIRCUITOS DE
DISTRIBUCIÓN AÉREA EN MEDIA TENSIÓN
POR
STEVEN D. TORREALBA G.
RESUMEN
El tiempo de ejecución de los proyectos es un indicador directo del nivel competitivo en que
se encuentra la empresa, en el caso de empresas del sector eléctrico el proveer las soluciones a
sus clientes en el menor tiempo posible es uno de sus principales objetivos. Contar con
herramientas de cálculos computarizadas facilita la planificación y ejecución de los proyectos,
es por esto que el objetivo de esta pasantía es la elaboración de una herramienta
computacional para el diseño de circuitos de distribución aérea en media tensión, teniendo
como base al programa Microsoft Office Excel. El trabajo de pasantía se estructuro en cinco
apartados claramente diferenciados: Selección de los conductores de la línea de distribución,
calculo mecánico del conductor, selección de estructuras normalizadas (postes), elaboración
de planos de las estructuras normalizadas y finalmente la elaboración de un manual del
usuario para cada uno de los programas realizados. La metodología utilizada para el
cumplimiento de los objetivos propuestos se ejecuto según las normas de ingeniería de la
EdeC, las normas de diseño de la empresa CORPOELEC y las normas internacionales IEEE.
Se logro cumplir completamente con los objetivos propuestos, obteniendo las herramientas de
cálculo computarizado que permitirá la reducción del tiempo de diseño de la línea, los planos
de las estructuras normalizadas y la redacción del manual del usuario que de forma detallada
permitirá que cualquier usuario, incluso sin conocimientos sobre el diseño de líneas, sea capaz
de manipular los programas exitosamente.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
5/185
v
A Dios .
Por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr
mis objetivos, además de su infinita bondad y amor, sumado al de María Auxiliadora y el
incondicional San Juan Bosco.
A mi padre Dar io Torrealba .
Por los ejemplos de perseverancia y constancia que lo caracterizan y que me ha
infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor.
A mi madre Beni lde Guerrero.
Por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la
motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien, pero más que nada, por suamor.
A mi hermana Dar iana Torr ealba.
Por todo el apoyo y de la cual aprendí aciertos y de momentos difíciles, sin importar la
situación o el momento, siempre puedo contar con ella.
A mi novia María Concepción Dos Santos.Por ser la persona que me ha brindado un apoyo único e incondicional, que me brinda su
confianza y me da su amor, por esforzarse diariamente en que sea cada vez mejor persona y
en hacer cada momento único y especial, ella quien cree en mi de forma incondicional.
¡Todo esto es por y para Ustedes!
-
8/18/2019 Norma Apoyo
6/185
vi
Agradezco al Ingeniero Porfirio Rodríguez por todo su apoyo en el proceso de pasantía en la
empresa HV/LV SERTEIN S.A. las enseñanzas y la confianza depositada en mi, al Profesor
Ingeniero Juan Carlos Rodríguez, por su apoyo incondicional en todas las etapas de este
proceso de pasantía, al Ingeniero José Forero del departamento de normas de CORPOELEC y
en general a todo el departamento de ingeniería de HV/LV SERTEIN S.A. en especial al
Ingeniero Carlos Placeres por todo el apoyo brindado. A todos muchas gracias.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
7/185
vii
ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1
CAPITULO 1 ......................................................................................................................... 4
1.1 Historia y estructura organizativa. ................................................................................. 4
1.2 HV/LV SERTEIN, S.A. ................................................................................................. 5
CAPITULO 2 ......................................................................................................................... 6
2.1 Normas y características ambientales ............................................................................ 6
2.2 Normas para el cálculo eléctrico de la línea .................................................................. 7
2.2.1 Conductores normalizados ...................................................................................... 7
2.2.2 Cálculo de la capacidad térmica del conductor ...................................................... 9
2.2.3 Corrección de la resistencia a la temperatura de operación .................................. 10
2.2.4 Pérdidas de potencia ............................................................................................. 11
2.3 Normas para el cálculo mecánico de conductores ...................................................... 17
2.3.1 Fundamentos teóricos para el cálculo mecánico de conductores ......................... 17
2.3.2 Ecuación de cambio de estado del conductor ....................................................... 22
2.3.3 Esfuerzos en conductores aéreos .......................................................................... 24
2.4 Normas para el cálculo mecánico de postes ................................................................ 25
2.4.1 Tipos de estructuras .............................................................................................. 25
2.4.2 Esfuerzos sobre los postes .................................................................................... 25
2.4.2.1 Esfuerzos verticales ....................................................................................... 25
2.4.2.2 Esfuerzos transversales .................................................................................. 26
2.4.2.3 Esfuerzos longitudinales ................................................................................ 29
2.4.3 Postes normalizados .............................................................................................. 29
2.4.4 Normas para la selección del arreglo de postes .................................................... 33
2.4.5 Distancias mínimas a tierra ................................................................................... 34
2.4.6 Efecto Creep ......................................................................................................... 35
2.4.7 Retenidas............................................................................................................... 35
-
8/18/2019 Norma Apoyo
8/185
viii
2.4.8 Anclajes ................................................................................................................ 38
2.4.9 Rotura de un conductor ......................................................................................... 39
2.5 Normas para el cálculo de fundaciones ....................................................................... 40
CAPITULO 3 ....................................................................................................................... 43
3.1 Programación del cálculo capacidad térmica del conductor en régimen permanente . 44
3.1.1 Selección de la localización geográfica de la línea .............................................. 45
3.1.2 Selección del tipo de ambiente ............................................................................. 45
3.1.3 Selección del conductor ........................................................................................ 45
3.1.4 Verificación de la capacidad térmica .................................................................... 46
3.1.5 Calculo de la Capacidad en régimen permanente y registro ................................. 46
3.2 Programación del cálculo de la capacidad por cortocircuito ....................................... 47
3.2.1 Selección de datos del sistema .............................................................................. 48
3.2.2 Selección del material del conductor .................................................................... 49
3.2.3 Calculo de la capacidad en C.C. y registro ........................................................... 49
CAPITULO 4 ....................................................................................................................... 50
4.1 Variables de entrada y de salida .................................................................................. 50
4.2 Programación del cálculo mecánico del conductor ..................................................... 51
4.2.1 Vanos reales y cotas terreno ................................................................................. 54
4.2.2 Programación de la solución a la ecuación de cambio de estado ......................... 54
4.3 Programación para el cálculo de vanos medios .......................................................... 57
4.4 Calculo de diferencias de cotas terreno ....................................................................... 58
4.5 Programación para el cálculo de vanos gravantes ....................................................... 58
4.6 Programación para el cálculo de flechas máximas ...................................................... 59
4.7 Programación para el cálculo de tabla de tensiones por tramo para la instalación ...... 60
4.8 Programación cálculo de flechas máximas por vanos para la instalación de la línea .. 62
CAPITULO 5 ....................................................................................................................... 63
5.1 Programación del cálculo de estructuras normalizadas ............................................... 63
5.2 Programación la selección y registro de distancias mínimas a tierra y obstáculos ..... 64
-
8/18/2019 Norma Apoyo
9/185
ix
5.3 Programación para la selección y registro de componentes verticales ........................ 65
5.4 Selección de postes ...................................................................................................... 66
5.4.1 Programación para la selección de postes ............................................................ 66
5.4.2 Programación para la selección inicial de estructuras solución ........................... 67
5.4.3 Programación para la selección de postes por cargas verticales .......................... 69
5.4.4 Programación para la selección de postes por cargas transversales .................... 69
5.4.5 Programación para la selección de opción de doble poste ................................... 70
5.4.6 Programación selección de estructuras normalizadas por cargas longitudinales . 71
5.4.7 Programación para el uso de retenidas ................................................................. 73
5.5 Programación para el cálculo de fundaciones ............................................................. 74
CAPITULO 6 ....................................................................................................................... 75
6.1 Acceso a los programas ............................................................................................... 75
6.2 Configuración de Microsoft Excel ............................................................................... 75
6.3 Identificación de las casillas de cálculo ....................................................................... 75
6.4 I Programa: Calculo eléctrico del conductor de fase ................................................... 76
6.5 II Programa: calculo mecánico .................................................................................... 76
6.6 III Programa: calculo de estructuras normalizadas ...................................................... 76
6.7 Impresión de resultados ............................................................................................... 76
CAPITULO 7 ....................................................................................................................... 77
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS............................................................................... 79
APÉNDICE A....................................................................................................................... 81
A.1 Efecto del viento sobre los conductores. .................................................................... 81
A.2 Efecto del viento sobre las estructuras. ....................................................................... 82
APÉNDICE B ....................................................................................................................... 83
APÉNDICE C....................................................................................................................... 85
APÉNDICE D....................................................................................................................... 92
APENDICE E ..................................................................................................................... 157
-
8/18/2019 Norma Apoyo
10/185
x
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2. 1 Datos Ambientales normalizados para las localidades establecidas. ..................... 7
Tabla 2. 2 Características físicas conductores desnudos aleación de aluminio 6201-T81 1P. 8
Tabla 2. 3 Características físicas de los conductores de cobre desnudo, trenzado clase B. .... 9 Tabla 2. 4 Viscosidad, densidad y conductividad térmica del aire. ....................................... 12
Tabla 2. 5 Coeficiente de Emisividad normalizados. ............................................................ 13
Tabla 2. 6 Coeficiente de absorción solar. ............................................................................. 14
Tabla 2. 7 Altitud y Azimut en grados del sol a diferentes latitudes. .................................... 15
Tabla 2. 8 Flujo total de calor recibido por una superficie a nivel del mar debido al sol. ..... 16
Tabla 2. 9 Factor de multiplicación del calor solar para grandes alturas. ............................. 16
Tabla 2. 10 Constantes características de los conductores. [2] .............................................. 17
Tabla 2. 11 Datos normalizados por la EdeC para la selección de la hipótesis de cálculo. .. 23
Tabla 2. 12 Longitudes postes normales................................................................................ 30
Tabla 2. 13 Diámetros y espesor de postes normales. ........................................................... 30
Tabla 2. 14 Momento de rotura, esfuerzo en cumbre de postes normales. ............................ 30
Tabla 2. 15 Inercia y esfuerzos por secciones de postes normales. ...................................... 31
Tabla 2. 16 Áreas por secciones y momento actuante sobre los postes normales. ................ 31
Tabla 2. 17 Longitudes postes reforzados. ............................................................................ 31
Tabla 2. 18 Diámetros y espesor de postes reforzados. ......................................................... 31
Tabla 2. 19 Momento de rotura, esfuerzo en cumbre por sección de postes reforzados. ...... 31
Tabla 2. 20 Inercia y esfuerzos por secciones de postes reforzados. .................................... 32
Tabla 2. 21 Áreas por secciones y momento actuante sobre los postes reforzados. .............. 32
Tabla 2. 22 Distancias mínimas a tierra. ................................................................................ 34
Tabla 2. 23 Características de suelos normalizados .............................................................. 42
Tabla 4. 1 Combinaciones para los Estados 1 y 2. ................................................................ 57
Tabla 4. 2 Temperaturas consideradas para la tabla de tensado durante la instalación. ........ 62
Tabla B. 1 Fuerza critica vertical sobre los postes de distribución. ..................................... 84
Tabla E. 1 Hipótesis seleccionadas para el caso ejemplo. ................................................... 157
Tabla E. 2 Vanos reales de la línea. ..................................................................................... 158
Tabla E. 3 Cotas terrenos de la ruta. .................................................................................... 158
Tabla E. 4 Vanos medios por postes. ................................................................................... 158
Tabla E. 5 Diferencia de cotas por poste. ............................................................................ 158
Tabla E. 6 Vanos gravantes. ................................................................................................ 159
Tabla E. 7 Tabla de flechas máximas durante la operación. ............................................... 159
-
8/18/2019 Norma Apoyo
11/185
xi
Tabla E. 8 Tensión por tramo para la tabla de tensado durante la instalación. ................... 159
Tabla E. 9 Tabla de tensado durante la instalación. ............................................................ 160
Tabla E. 10 Tabla de flechas máximas permisibles durante la instalación. ........................ 160
Tabla E. 11 Selección de estructuras normalizadas I. ......................................................... 160
Tabla E. 12 Cargas transversales de las estructuras. ........................................................... 160
Tabla E. 13 Tabla de condiciones de componentes verticales de las estructuras. ............... 161
Tabla E. 14 Selección de postes II. ...................................................................................... 161
Tabla E. 15 Consideración de opción de doble poste para la selección de estructuras II. .. 162
Tabla E. 16 Selección de postes por cargas transversales y verticales. ............................... 162
Tabla E. 17 Ángulos de desviación de la línea entre poste y poste. .................................... 163
Tabla E. 18 Verificación de cargas longitudinales. ............................................................. 163
Tabla E. 19 Selección de opción doble poste para las cargas longitudinales. ..................... 163
Tabla E. 20 Postes que poseen retenidas. ............................................................................ 164
Tabla E. 21 Selección final de postes y retenidas. ............................................................... 164
Tabla E. 22 Verificación de la fundación por poste. ........................................................... 165
-
8/18/2019 Norma Apoyo
12/185
xii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2. 1 Angulo entre la incidencia del viento y el eje del conductor. ............................. 12
Figura 2. 2 Representación grafica del Azimut del sol. ......................................................... 15
Figura 2. 3 Vano real entre dos estructuras. .......................................................................... 18 Figura 2. 4 Tramo de una línea. ............................................................................................. 18
Figura 2. 5 Cota terreno a considerar..................................................................................... 18
Figura 2. 6 Vanos gravantes. ................................................................................................. 20
Figura 2. 7 Flecha de un conductor. ...................................................................................... 20
Figura 2. 8 Flechas a desnivel. ............................................................................................... 21
Figura 2. 9 Fuerza sobre el conductor debida al viento. ........................................................ 24
Figura 2. 10 Pandeo del poste. ............................................................................................... 26
Figura 2. 11 Fuerza a resistir por el poste para evitar la ruptura. .......................................... 29
Figura 2. 12 Postes galvanizados de distribución. ................................................................. 32
Figura 2. 13 Poste de distribución seccionado galvanizado. ................................................. 33
Figura 2. 14 Estructura horizontal de cruceta sencilla en bandera. ....................................... 33
Figura 2. 15 Estructura horizontal de cruceta doble en bandera. ........................................... 34
Figura 2. 16 Efecto Creep. ..................................................................................................... 35
Figura 2. 17 Esquema de retenida Poste a Ancla. .................................................................. 36
Figura 2. 18 Plano viento poste a ancla normalizado [15] .................................................... 38
Figura 2. 19 Ejemplo de anclaje normalizado. ...................................................................... 39
Figura 2. 20 Anclaje para la retenida poste a ancla. .............................................................. 39
Figura 2. 21 Selección de Diámetro y profundidad de la fundación ..................................... 40
Figura 2. 22 Fundaciones normalizadas. ............................................................................... 42
Figura 2. 23 Detalle de fundación normalizada. .................................................................... 42
Figura 3. 1 Diagrama de Flujo del I programa cálculo eléctrico del conductor de fase. ....... 43
Figura 3. 2 Diagrama de Flujo para el Programa de Cálculo en Régimen permanente. ....... 44
Figura 3. 3 Diagrama de Flujo para el I Programa de Cálculo en Régimen permanente ...... 45
Figura 3. 4 Flujograma para el cálculo de la verificación de la capacidad térmica. .............. 46
Figura 3. 5 Diagrama de flujo para el cálculo de la capacidad por C.C. ............................... 47
Figura 3. 6 Diagrama de flujo para el cálculo de la capacidad en C.C. (Continuación) ....... 48
Figura 3. 7 Diagrama de flujo para la programación de datos del sistema en estudio. ......... 49
Figura 4. 1 Diagrama de flujo del Programa II Calculo mecánico, parte 1/3. ....................... 52
Figura 4. 2 Diagrama de flujo del Programa II Calculo mecánico parte 2/3. ........................ 54
Figura 4. 3 Diagrama de flujo del Programa II Calculo mecánico parte 3/3. ........................ 54
-
8/18/2019 Norma Apoyo
13/185
xiii
Figura 4. 4 Diagrama de flujo para la selección de hipótesis de cálculo. .............................. 56
Figura 4. 5 Diagrama de flujo para la programación del cálculo de los vanos medios. ........ 57
Figura 4. 6 Diagrama de flujo para la programación del cálculo de diferencia de cotas. ...... 58
Figura 4. 7 Diagrama de flujo para la programación del cálculo de los vanos gravantes. .... 59
Figura 4. 8 Diagrama de flujo para la programación del cálculo de las flechas por vanos ... 60
Figura 4. 9 Diagrama de flujo para programación cálculo para tabla tensado instalación. .. 61
Figura 4. 10 Casillas de selección por usuario. ..................................................................... 99
Figura 4. 11 Casillas no manipulables por el usuario. ........................................................... 99
Figura 4. 12 Casillas de resultados. ....................................................................................... 99
Figura 5. 1 Diagrama de flujo para programación cálculo de las estructuras normalizadas. 64
Figura 5. 2 Distancia mínima y obstáculo a considerar. ........................................................ 65
Figura 5. 3 Diagrama de flujo la programación de los registros de componentes verticales. 65
Figura 5. 4 Diagrama de flujo para la selección de postes finales. ........................................ 67
Figura 5. 5 Selección de distancias mínimas y obstáculos. ................................................... 68
Figura 5. 6 Selección de distancias mínimas y obstáculos, caso obstáculo a un extremo ..... 69
Figura 5. 7 Diagrama selección de postes por cargas verticales y cargas transversales. ....... 70
Figura 5. 8 Diagrama de flujo para programación uso de doble poste .................................. 71
Figura 5. 9 Criterio para la selección del ángulo de desvío de la línea. ................................ 71
Figura 5.10 Diagrama de flujo para programación selección cargas longitudinales. ............ 72 Figura 5. 11 Retenida Poste a Ancla. ..................................................................................... 73
Figura 5. 12 Diagrama de flujo para la selección de las retenidas poste a ancla. .................. 73
Figura 5. 13 Diagrama de flujo para la verificación de las fundaciones. .............................. 74
Figura 5. 14 Selección del programa I. ................................................................................ 100
Figura 5. 15 Pantalla de inicio. ............................................................................................ 101
Figura C. 1 Retenida Poste a Ancla (Ancla Existente). ......................................................... 86
Figura C. 2 Retenida Poste a Ancla. ...................................................................................... 87
Figura C. 3 Retenida Doble Poste a Ancla. ........................................................................... 88
Figura C. 4 Viento poste a poste a ancla. .............................................................................. 89
Figura C. 5 Viento en bandera poste a ancla. ........................................................................ 90
Figura C. 6 Retenida de tornapunta. ...................................................................................... 91
-
8/18/2019 Norma Apoyo
14/185
xiv
Lista de símbolos
Grados. Grados centígrados.
Ampere. Área del conductor. Centímetro.
Distancia de anclaje.
Distancia mínima en aire. Desnivel entre postes consecutivos. Diámetro externo.
Diámetro interno.
Diámetro de cada sección del poste. Distancia fase-fase. Modulo de elasticidad lineal. Esfuerzo en cumbre. Flecha.
Esfuerzo en cumbre de las estructuras normalizadas. Fuerza crítica vertical. Fuerzas transversales. Feet (Pie). Fuerza critica de pandeo Horas.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
15/185
xv
Altura de aplicación de la carga sobre el poste. Altura del conductor respecto a tierra. Altura promedio del conductor respecto a tierra. Altitud del sol.
Diferencia de alturas entre el punto de aplicación de la carga y el punto de
suspensión de la cadena de aisladores sobre la guaya portante.
Inercia. Corriente de cortocircuito. Kelvin. Factor multiplicador de calor por la altitud. Factor de corrección por altitud. Factor de seguridad.
Kiloamperios.
Mil circular mils. Kilogramo. Kilómetro. Kilovoltio.
Kilowatts. Longitud libre del poste. Libra. Longitud efectiva del poste. Longitud del vano ficticio.
Longitud del conductor.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
16/185
xvi
Longitud de cada sección del poste. Momento.
Metros.
Momento estabilizante. Momento de ruptura máximo del poste. Momento de rotura de los postes normalizados. Momento transversal total sobre las estructuras normalizadas.
Momento transversal sobre la estructura.
Milímetros. Milímetros cuadrados. Momento de volcamiento. Mega Voltio ampere.
Metros sobre el nivel del mar. Newton. Poste normal. Parametro. Presión de viento bajo viento máximo sostenido por 5 minutos. Peso del poste. Presión de viento. Pulgadas. Pérdida de calor por convección.
Ganancia de calor solar.
Pérdida de calor por radiación.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
17/185
xvii
Radiación total de calor solar. Poste reforzado. Resistencia efectiva del conductor. Radianes. Segundos. Tensión longitudinal del conductor. Tensión de hipótesis de carga.
Duración de la corriente de falla.
Tensión mecánica del conductor en condición inicial. Tensión mecánica del conductor en condición final. Tiempo de cortocircuito. Tensión mecánica de la guaya de retenida.
Fuerza vertical en el poste debido a la retenida. Voltio. Velocidad de viento de 5 minutos. Velocidad de viento de ráfaga. Vano ficticio.
Vano gravante. Vano promedio. Longitud del vano real. Velocidad de viento.
Peso concentrado por vano en el punto de suspensión de la cadena de
aisladores.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
18/185
xviii
Peso compuesto del conductor en condición inicial. Peso compuesto del conductor en condición final. Peso compuesto del conductor por unidad de longitud. Peso del conductor por unidad de longitud. Peso total de la cadena de aisladores con conductores de fase suspendidos. Medida angular del sol. Medida angular de la línea del conductor.
Coeficiente térmico de dilatación.
Ángulo de incidencia del conductor en el punto de suspensión. Ángulo que forma la guaya con el poste en el extremo superior. Ángulo causado por el desnivel entre postes. Emisividad.
Coeficiente de absorción solar. Ángulo efectivo de la incidencia del sol. Ángulo máximo de oscilación de la cadena de aisladores. Temperatura ambiental en condición inicial. Temperatura ambiental en condición final.
Temperatura ambiente. Temperatura final del herraje. Ángulo de oscilación a frecuencia industrial. Ángulo máximo de oscilación a frecuencia industrial.
Ángulo de rozamiento del terreno.
Diámetro del conductor.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
19/185
xix
Resistividad. Coeficiente de empuje del terreno.
Ohmios.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
20/185
xx
Lista de abreviaturas
Conductor de aluminio con aleación 6201. Conductor de Aluminio 1350, Clases AA, A, B, C. Aluminium Alloy Steel. Corriente alterna.
Aluminium Conductor Steel Reinforced. American National Standart Institute.
American Wire Gauge. Estándar americano para calibres de
conductores.
Compañía Anónima. Compañía Anónima de Administración y Fomento Eléctrico. Código Eléctrico Nacional.
Critical Flashover.
Comisión Venezolana de Normas industriales. Corriente directa. Energy Electrical Integrators Corp. /Grupo Integrador de Energía
Eléctrica.
Electricidad de Caracas. Electrificación del Caroní. Institute of Electrical and Electronics Engineers. Ingeniería Procura Construcción. National Electrical Safety Code.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
21/185
1
INTRODUCCIÓN
La Red Eléctrica Nacional está compuesta por los sistemas de transmisión y distribución de
energía eléctrica, estos sistemas se componen de líneas de transmisión, subestaciones, líneas
de distribución y demás equipos interconectados, cada uno de estos componentes posee una
función definida; en cuanto a las líneas de distribución, se pueden encontrar aéreas o
subterráneas y se componen de miles de kilómetros de conductores que recorren por
diferentes rutas toda la geografía del país, tienen como finalidad la distribución de energía
eléctrica, en el caso de las líneas aéreas, a través de conductores desnudos que se encuentran
dispuestos en soportes aislantes a una distancia determinada sobre el suelo y en una posición
especifica a través de apoyos colocados a lo largo de la ruta de la línea. Debido a la
importancia de las líneas aéreas se han realizado y se siguen realizando investigaciones y
estudios dirigidos a la mejora desde su forma constructiva, la innovación de los materiales
usados como conductores hasta las nuevas disposiciones para la colocación de las líneas.
En la actualidad el país cuenta con un déficit en la calidad del suministro de la energía
eléctrica en zonas del interior del país, sumado a esto la incorporación de nuevos conjuntos
residenciales a lo largo y ancho del territorio hacen necesaria la instalación de redes de
suministro de energía eléctrica, la empresa HVLV SERTEIN S.A. tiene en sus planes futuros
la implementación de líneas de distribución aérea en media tensión como solución a este problema energético.
Como objetivo general de este trabajo de pasantía se presenta la elaboración de una
herramienta computacional que permita realizar el cálculo de una línea de distribución aérea
en media tensión para Venezuela, de forma automatizada, bajo las normas de:
1. La Electricidad de Caracas (EdeC):
Norma (iv)5: norma técnica para el uso compartido de postes de secciones tubulares
de acero en el sistema de distribución, normas de diseño de la EdeC.[8]
Norma: C.A. la electricidad de caracas, estructuras normalizadas, normas de
ingeniería.[13]
Manual de Cálculo Mecánico de Estructuras, Electricidad de Caracas C.A, agosto,
1998.[14]
Norma de C.A. La Electricidad de Caracas. “Estudio de las Tensiones Límite de
Diseño y Definición de las Hipótesis de Carga en Líneas Aéreas de Distribución”.
Departamento de Planificación de Distribución. P-NOD-D-2798.[15]
-
8/18/2019 Norma Apoyo
22/185
2
La Norma de construcción N-9706-04 para las fundaciones de estructuras
normalizadas, normas de diseño de la EdeC.[16]
2. La Corporación Eléctrica Nacional (CORPOELEC).
Norma para el cálculo mecánico de líneas aéreas de distribución iib-11, normas de
ingeniería, Corpoelec.[1]
3. ANSI/IEEE 738-93, “IEEE Standart for calculating the current temperature relationship
of bare overhead conductors”.[7]
Teniendo como programa base a Microsoft Office Excel, de manera específica se plantean
los siguientes seis tópicos:
Recopilación de las normas necesarias de diseño de la EdeC, CORPOELEC,
ANSI/IEEE, para la elaboración de las herramientas de cálculo computacional.
Elaboración del programa para la selección de conductores normalizados de la línea
de distribución, permitirá el cálculo de los conductores que se utilizara en toda la
ruta de la línea, la selección estará basada en la norma ANSI/IEEE 738-93[7],
partiendo de una localización geográfica especificada.
Elaboración del programa para el cálculo mecánico del conductor, este permitirá laverificación del conductor normalizado seleccionado sobre las estructuras en la que
se encontrará dispuesto, partiendo de la hipótesis de que se conoce la posición
geográfica de cada una de las estructuras de soporte.
Elaboración del programa para el cálculo mecánico de estructuras normalizadas,
basado únicamente en las normas de la EdeC [8, 13, 14, 15] y CORPOELEC [1],
permitirá la selección de los postes normalizados a usar en la ruta de la línea, la
selección de la retenida de ser necesaria y de igual forma permitirá el cálculo de las
fundaciones para cada una de las estructuras seleccionadas.
Elaboración de planos de estructuras normalizadas y elementos de sujeción presentes
en la norma [15], en el programa de diseño .
Elaboración del manual del usuario de cada uno de los programas de cálculo, el cual
permitirá el uso de cada uno de los programas de manera eficiente y correcta por el
usuario de los mismos.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
23/185
3
Las limitaciones presentadas en el proyecto de pasantías se detallarán a continuación:
No se considerarán la selección de distancias mínimas, es decir del conductor de fase
hasta el poste seleccionado, con lo que se deja fuera del alcance de la pasantía la
selección de la disposición geométrica de los conductores.
La selección del aislamiento de cada uno de los postes, se encontrarán también fuera
de los alcances de este proyecto de pasantía.
No se considerarán los efectos introducidos por el Creep del conductor.
La selección de la ruta de la línea de distribución, dependerá totalmente de valores
asignados al usuario de las herramientas.
No se considerarán los cálculos para el caso de rotura de un conductor en operación.
El uso de estructuras no normalizadas, si alguna de los postes no se selecciona a través
del método implementado por no cumplir con las restricciones necesarias, no se podrá
incorporar al diseño otro tipo de estructuras.
Sin embargo estas limitaciones se definirán teóricamente en este informe de pasantía, de tal
forma de aclarar cada una de las mismas y dar la posibilidad de completarlas en un futuro.
El presente libro está conformado por siete capítulos principales en los cuales se explicaran
respectivamente: descripción de la empresa HVLV SERTEIN S.A, normativa recopilada y
utilizada, programación de las tres herramientas de cálculo, elaboración del manual del
usuario y conclusiones y recomendaciones. También se encuentran cinco apéndices que
tienen como contenido:
Efectos del viento sobre los conductores y sobre los postes.
Carga vertical sobre los postes. Tipos de retenidas normalizadas.
Manual del usuario.
Caso ejemplo.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
24/185
4
CAPITULO 1
DESCRIPCION DE LA EMPRESA
El grupo empresarial EEI, cuyas siglas en ingles significan Energy Electrical Integrators
Corp. y que con la traducción al español significan Grupo Integrador de Energía Eléctrica.,
fue la empresa donde se desarrollo por completo este proyecto de pasantía, este capítulo
tendrá como fin dar a conocer y explicar la función de la empresa dentro del desarrollo
tecnológico del país y la mejore de la calidad de vida de cada uno de los venezolanos.
1.1 Historia y estructura organizativa.
Energy Electrical Integrators Corp. (EEI), es una empresa internacional de ingeniería,
establecida desde hace once años que ofrece soluciones integrales en proyectos eléctricos para
la industria pesada, ligera, comerciales, empresas consultoras, empresas del sector
petroquímico y el sector petrolero y empresas del sector eléctrico. Sus servicios abarcan desde
el diseño, procura, instalación, puesta en marcha hasta el servicio post-venta de
mantenimiento de equipos.
En Venezuela, EEI ha establecido una relación con las empresas locales que apoyan su
labor, proporcionando servicios de apoyo técnico a todos los clientes que están involucrados.
Algunos de los productos que representan para proveer soluciones en los proyectos han sido
homologados por la Corporación Eléctrica Nacional (CORPOELEC) como lo son las celdas
de media tensión marca Ormazabal y los transformadores en resina encapsulada marca
Transfor.
El grupo EEI, está conformado por empresas nacionales e internacionales, con la finalidad
de ofrecer al mercado venezolano y latinoamericano productos, soluciones y servicios de la
más alta calidad, que permitan apoyar a los proceso relevantes en los campos de la ingeniería
eléctrica, aéreas de potencia y control, bajo la modalidad de proyectos llave en mano IPC
(Ingeniería Procura Construcción) o de manera individual en cada uno de las fases del
proyecto, con la finalidad de satisfacer a cabalidad las demandas de sus clientes en el marco
de proveer respuestas adecuadas, oportunas y realmente competitivas.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
25/185
5
1.2 HV/LV SERTEIN, S.A.
El trabajo de pasantía que se realizo en el grupo EEI, se baso en el área de diseño ingenieril,
específicamente en la empresa HV/LV SERTEIN S.A., la cual es la empresa integradora,
encargada de realizar la ingeniería, gerencia de los proyectos, gerencia de construcción,
control de procura, supervisión de montajes y pruebas además de entrenamiento del personal
de operación y mantenimiento del cliente.
La empresa es capaz de ofrecer una amplia gama de servicios dentro de las áreas
mencionadas, gracias a la amplia experiencia de su personal principal quienes han participado
en varios proyectos y obras de diferentes características.
Así, HV/LV SERTEIN S.A. puede desempeñarse exitosamente en actividades tales como:
Elaboración de proyectos de ingeniería en las áreas de distribución, transmisión y
generación de potencia eléctrica, así como en sistemas de control de procesos
industriales, se incluye en este aspecto el diseño de líneas de transmisión y
distribución, sistemas de electrificación subterráneos, subestaciones de generación,
transmisión, distribución y sistemas industriales.
Estudios de sistemas eléctricos y de control de procesos industriales.
Diagnostico de sistemas de potencia o de sus equipos constituyentes. Pruebas de aceptación de SE y sistemas de control.
En la figura 1.2 se observa el logo de la empresa antes descrita.
Figura 1. 1 Logo oficial de HV/LV SERTEIN S.A.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
26/185
6
CAPITULO 2
NORMAS APLICADAS AL DISEÑO ELECTROMECANICO DE LINEAS DE
DISTRIBUCION AÉREAS EN VENEZUELA
Una línea aérea de distribución en términos generales está conformada por un conjunto de
conductores que transportan energía eléctrica hasta los usuarios finales, colocados a cierta
altura sobre el terreno, los conductores se encontrarán dispuestos sobre unos apoyos que
constan de cimentaciones y soporte, mejor conocidos como postes. [19]
El diseño electromecánico de líneas de distribución se realizará en tres etapas claramente
definidas:
1. Calculo eléctrico del conductor.
En este apartado se realizarán todas las consideraciones eléctricas para la selección de
los conductores que dispondrá la línea.
2. Calculo mecánico de conductores y postes.
En este apartado se considerarán las características mecánicas de los conductores sobre
los soportes para la selección de los postes normalizados.
3. Selección de fundaciones.
En este apartado final se considerarán la cimentación de cada una de los postes
seleccionados en el apartado de cálculo mecánico.
En función de esta clasificación previa se realizara la recopilación de las normas
correspondientes a cada apartado, las cuales se expondrán a continuación.
2.1 Normas y características ambientales
La localización geográfica de la línea dependerá directamente del proyecto a ejecutar,
previendo esta situación, la empresa HV/LV SERTEIN S.A. ha especificado 17 posibles
zonas o localidades de Venezuela donde se instalaría la línea, cada zona posee característicasúnicas como velocidad del viento y temperatura, características que serán necesarias para
-
8/18/2019 Norma Apoyo
27/185
7
el diseño electromecánico de la línea, las mimas se encuentran normalizadas y es por esto
que las primeras normas que se considerarán serán aquellas donde se encuentran estos
valores.Las normas que permitirán la selección de los valores ambientales mostrados en la
tabla 2.1, y que se considerarán a lo largo de toda la ejecución de las herramientas de cálculo
serán, la norma para el cálculo mecánico de líneas aéreas de distribución iib-11, normas de
ingeniería, Corpoelec[1], la norma (iv)5: norma técnica para el uso compartido de postes de
secciones tubulares de acero en el sistema de distribución, normas de diseño de la EdeC[8], y
la norma de la C.A. La Electricidad de Caracas. “Estudio de las Tensiones Límite de Diseño y
Definición de las Hipótesis de Carga en Líneas Aéreas de Distribución”. Departamento de
Planificación de Distribución. P-NOD-D-2798. [15]
Tabla 2. 1 Datos Ambientales normalizados para las localidades establecidas.
LOCALIDAD ESTADOLATITUD (º) LATITUD
ENGRADOSGRADOS MINUTOS SEGUNDOS
BARCELONA ANZOATEGUI 10 4 0 10,067
BARQUISIMETO LARA 9 24 0 9,400
CARACAS DISTRITO CAPITAL 10 30 0 10,500
CIUDAD BOLIVAR BOLIVAR 8 5 15 8,088
EL TIGRE ANZOATEGUI 8 53 9,87 8,886
GUARENAS-GUATIRE MIRANDA 10 28 18 10,472
LA GUAIRA VARGAS 10 36 0 10,600LOS TEQUES MIRANDA 10 20 34 10,343LOS VALLESDEL TUY
MIRANDA 10 10 0,12 10,167
MARACAIBO ZULIA 10 34 0 10,567
MARACAY ARAGUA 10 15 6 10,252
MERIDA MERIDA 8 35 56 8,599
PORLAMAR NUEVA ESPARTA 10 57 20 10,956
PUERTO ORDAZ BOLIVAR 8 21 0 8,350
SAN CRISTOBAL TACHIRA 7 46 0 7,767
SAN FELIPE YARACUY 10 20 25 10,340VALENCIA CARABOBO 10 10 11 10,170
2.2 Normas para el cálculo eléctrico de la línea
2.2.1 Conductores normalizados
Los conductores que se considerarán para el diseño, son los normalizados por la
Electricidad de Caracas (EdeC) en la norma de diseño (i) 4-2006: propiedades y constantes de
conductores en líneas de distribución norma de la EdeC [2].
-
8/18/2019 Norma Apoyo
28/185
8
Los conductores normalizados se clasificarán en:
Conductor de aleación de aluminio desnudo 6201-T81 (Arvidal)
Se normalizan calibres 1/0, 4/0 y 394,5 kcmil para este tipo de conductor. Se utiliza como
conductor de fase y neutro en la construcción de líneas aéreas de media y baja tensión.
Conductor de cobre desnudo trenzado Clase “B”, temple duro
Se normalizan calibres 6, 2 y 2/0 AWG para este tipo de conductor. Se utiliza para la
construcción de líneas aéreas en el litoral, en la zona comprendida entre la orilla del mar y un
kilómetro de ésta debido a que este material presenta una alta resistencia contra la corrosión.
Las características propias de cada uno de estos conductores se encuentran en la Normalización N-071-D-1409: conductor desnudo de aleación de aluminio 6201-T81 1p,
normas de diseño de la EdeC [3] y la Normalización N-081-D-1708: conductor de cobre
desnudo, trenzado clase b, temple duro, 1p, normas de diseño de la EdeC [4] respectivamente,
la tabla 2.2 y 2.3 mostrará la recopilación de todas las características presentes en las dos
normas.
Tabla 2. 2 Características físicas conductores desnudos aleación de aluminio 6201-T81 1P.
CONDUCTOR
CALIBREAWG
EQUIV AACSR
SIMBOLOEDC
NOMBRECODIGO
TAMAÑOEN KCMIL
NUMERODE HILOS
DIAMETRODE CADA
HILO (mm)
DESNUDOALEACION DE
ALUMINIO 6201-T81 1P.
1/0 6898 AZUZA 123,3 7 3,37
4/0 6899 ALLIANCE 246,9 7 4,77
336,4 6900 CANTON 394,5 19 3,66
(mm) AREA TOTAL(mm2) TENSION DE RUPTURA(Kg) PESO(kg/km) α (1/ º C). E(kgf/mm2)10,11 62,5 1938 171 2,30E-05 7,00E+03
14,31 125,1 3885 342,6 2,30E-05 7,00E+03
18,3 199,9 6017 547,4 2,30E-05 7,00E+03
-
8/18/2019 Norma Apoyo
29/185
9
Tabla 2. 3 Características físicas de los conductores de cobre desnudo, trenzado clase B.
CONDUCTORCALIBRE
AWG EQUIVA ACSR
SIMBOLOEDC
NOMBRECODIGO
TAMAÑOEN KCMIL
NUMERODE HILOS
DIAMETRODE CADA
HILO (mm)DE COBREDESNUDO
TRENZADOCLASE B,
TEMPLE DURO,1P.
6 AWG 8480 NO APLICA 26,24 7 1,562 AWG 8503 NO APLICA 66,36 7 2,47
2/0 8507 NO APLICA 133,1 19 2,13
(mm)
AREA TOTAL(mm2)
TENSION DE RUPTURA(Kg)
PESO(kg/km)
α (1/ º C). E (kgf/mm2)
4,67 13,3 580,6 121 1,70E-05 1,25E+047,42 33,6 1361,7 305 1,70E-05 1,25E+04
10,64 67,4 2503,3 611 1,70E-05 1,25E+04
Donde:
E Modulo de elasticidad final (kgf/mm2), se define como la relación entre la carga
unitaria y la deformación del conductor, depende del material con el que está elaborado,
además de las condiciones de diseño y manufactura.
Diámetro nominal del conductor (mm).
α Coeficiente de expansión térmica a 20 º c (1/ º c).
2.2.2 Cálculo de la capacidad térmica del conductor
El cálculo de la capacidad térmica del conductor tanto para régimen permanente como para
el cálculo por cortocircuito se basará en la norma ANSI/IEEE 738-93 “IEEE Standart for
calculating the current temperature relationship of bare overhead conductors” [7]
Según la norma, la energía absorbida por un conductor por efecto joule y por radiación solar
(insolación) es disipada en forma de calor a la atmosfera.
Por conducción.
Por convección.
Por radiación.
Se cumple el siguiente balance térmico:
(2.1)
-
8/18/2019 Norma Apoyo
30/185
10
Donde:
I Corriente total por el conductor (Amperios).
R Resistencia efectiva del conductor (Ω).
Qs Potencia absorbida por radiación solar- insolación (W/ft).
Qc Pérdida de potencia por convección (W/ft).
Qr Pérdida de potencia por radiación (W/ft).
Partiendo de la ecuación 2.1, la capacidad amperimétrica en régimen permanente del
conductor dependerá del equilibrio térmico que se establezca, considerando que no se debe
superar la temperatura máxima de operación.
2.2.3 Corrección de la resistencia a la temperatura de operación
Para encontrar este valor se considerarán las características del conductor que se seleccione
para el caso de estudio, estos valores se determinarán a través de tablas características de cada
uno de los conductores según el material del que está construido, es decir aluminio [5] o cobre
[6]. Se utilizara entonces la ecuación 2.2 para la corrección de la resistencia a la temperatura
de operación [7].
Donde:
Resistencia eléctrica del conductor a la temperatura de operación (Ω).
Resistencia eléctrica del conductor a temperatura conocida (Ω). Resistencia eléctrica del conductor a temperatura conocida (Ω). Temperatura conocida de la resistencia eléctrica (º C). Temperatura conocida de la resistencia eléctrica (º C). Temperatura promedio del conductor (ºC).
-
8/18/2019 Norma Apoyo
31/185
11
2.2.4 Pérdidas de potencia
Pérdidas de potencia por convección.
Por la convección se produce la transferencia del calor por mezcla de una parte de fluido
con otro. El movimiento del fluido se asocia con el hecho de que grandes números de
moléculas se mueven de forma colectiva o como agregados. La norma establece que para el
cálculo de las pérdidas de potencia por convección, se utilizará la ecuación 2.4 ó 2.6
dependiendo del caso de estudio considerado.
Para: (2.3)
(2.4) (2.5)
(2.6)
Donde:
D Diámetro exterior del conductor (pulg).
Pf Densidad del aire (lb/ft²).
V Velocidad del viento (ft/h).
Viscosidad absoluta del aire (lb/ (h ft)). Kf Conductividad térmica del aire (W/ft² ºC).
Tc Temperatura promedio del conductor (ºC).
Ta Temperatura promedio del ambiente (ºC).
Los parámetros Pf, μf, Kf están tabulados en la norma o pueden utilizarse las
aproximaciones matemáticas de la misma norma y están referidos a la temperatura que rodea
al conductor, Tfilm, ecuación 2.7.
(2.7)
-
8/18/2019 Norma Apoyo
32/185
12
En el caso de este proyecto de pasantía la ecuación 2.6 se utilizara para el cálculo de las
perdidas por convección, esto debido a que el cociente de la variable de la ecuación 2.4 y 2.6
se encuentra en entre 1000 y 18000, debido a las características del conductor posible a
selección y las características ambientales de la zona donde se encontrará dispuesta la línea.
En la tabla 2.4 se puede observar los valores tabulados en la norma y que serán considerados
en este proyecto de pasantía.
Tabla 2. 4 Viscosidad, densidad y conductividad térmica del aire.
TEMPERATURA TFILM VISCOSIDAD
ABSOLUTA(lb/ft.hr) µr
DENSIDAD DEL AIRE ρr (lb/ft^3)CONDUCTIVIDAD
TERMICA DEL AIRE(W/ft º C)
º C
NIVEL
DELMAR 5000 (ft) 10000 (ft) 15000 (ft) kf
0 0.0415 0.0807 0.0671 0.0554 0.0455 0.007390
5 0.0421 0.0793 0.0660 0.0545 0.0447 0.007500
Siguiendo lo contemplado en la norma, se aplicara una corrección por la acción del viento
sobre el conductor.
(2.8)
(2.9) (2.10)
Donde:
Angulo entre la dirección de incidencia del viento y el eje del conductor.w Angulo entre la dirección de incidencia del viento y el eje perpendicular del conductor.
En la figura 2.1 se puede observar el ángulo y el ángulo w a usar.
Figura 2. 1 Angulo entre la incidencia del viento y el eje del conductor.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
33/185
13
Para el caso de la convección natural: Viento cero.
(2.11) Pérdidas de potencia por radiación.
La radiación térmica es la energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura
y se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas
de dicha materia. La radiación que una superficie emite se origina a partir de la energía
térmica de la materia limitada por la superficie, y la velocidad a la que libera energía por
unidad de área, se denomina la potencia emisiva superficial (Potencia radiada).
La norma estable ce que el cálculo de las pérdidas de potencia por radiación se obtengan a
través de la ecuación 2.12.
(2.12)Donde:
y Deben estar en grados Kelvin. D Diámetro exterior del conductor (pulg).
Coeficiente de Emisividad.El coeficiente de Emisividad, es la propiedad radiativa y proporciona la medida de la
eficiencia con que una superficie emite energía en relación a un cuerpo negro, su valor se
obtendrá a partir de la tabla 2.5 para el diseño de este proyecto de pasantía y que se muestra a
continuación, la misma se extrae directamente de la norma [7].
Tabla 2. 5 Coeficiente de Emisividad normalizados.
Emisividad
Conductor nuevoPeor condición
0,23
Conductor viejoPróximo a negro
0,95
-
8/18/2019 Norma Apoyo
34/185
14
Pérdidas de potencia por radiación solar.
La radiación incide sobre la superficie del conductor desde los alrededores, (teniendo como
fuente externa el sol) esta es absorbida por la superficie, originando el incremento de la
energía térmica del material. A su vez la velocidad a la que esta energía radiante es absorbida
por el área superficial se evalúa a partir de una propiedad radiativa de la superficie
denominada absortividad α (coeficiente de absorción).
Las pérdidas de potencia por radiación solar acorde a la norma [7] vienen dadas por la
ecuación (2.13)
(2.13)
(2.14)Donde:
Ap Área proyectada del conductor.
qs Radiación solar total (W/ft²).
Angulo de incidencia de la radiación solar.
α Coeficiente de absorción solar.
Para el coeficiente de absorción solar, existen dos valores posibles que se muestran en la
tabla 2.6.
Tabla 2. 6 Coeficiente de absorción solar.
α Coeficiente de absorción solar
Conductor nuevoPeor condición
0,95
Conductor viejopróximo a negro
0,23
Y el valor del ángulo de incidencia de la radiación solar, viene dado por la fórmula 2.15.
(2.15)
-
8/18/2019 Norma Apoyo
35/185
15
Donde:
Hc Altura del sol sobre el horizonte (º).
Zc Azimut del sol (º).
Z1 Azimut de la línea (º).
En la figura 2.2, se puede observar la disposición del conductor con respecto a las
magnitudes antes descritas.
Figura 2. 2 Representación grafica del Azimut del sol.
Se asumirá el peor caso de dirección para el conductor, es decir, Este-Oeste a las doce (12)
del medio día. Con esto , partiendo de esta asunción, en la tabla 2.7 se localizarán losvalores de Hc y Zc, dependiendo de la latitud de la zona, para el caso de Venezuela la misma
se encuentra a 10,5 ° de latitud norte. [7]
Tabla 2. 7 Altitud y Azimut en grados del sol a diferentes latitudes.
GRADOS DELATITUD NORTE
(º)
HORA LOCAL DEL SOLMEDIODIA
HC (º) ZC (º)
20 87 025 88 180
La radiación solar total qs se verá afectada por dos factores:
Altura con respecto al nivel del mar.
El tipo de atmosfera.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
36/185
16
(2.16)Donde:
Radiación solar (W/ft²). Factor de corrección por altura sobre el nivel del mar.En las tablas 2.8 y 2.9 respectivamente se observan los valores que deben ser seleccionados
para la radiación solar y el factor de corrección por altura.
Tabla 2. 8 Flujo total de calor recibido por una superficie a nivel del mar debido al sol.
ALTITUD SOLAREN GRADOS
HC (º)
Q´S (w/(ft)^2)ATMOSFERA
LIMPIAATMOSFERAINDUSTRIAL
5 21,7 12,610 40,2 22,3
Tabla 2. 9 Factor de multiplicación del calor solar para grandes alturas.
ALTURA SOBRENIVEL MAR
HC
0 15000 1,15
2.2.5 Cálculo de la capacidad térmica del conductor por cortocircuito
Se establece el cálculo de la estabilidad térmica asumiendo un proceso adiabático, donde la
energía generada debe ser absorbida por el material sin deteriorarse.
(2.17)
Para realizar este cálculo, la norma establece que: “La corriente para el tiempo de duracióndel cortocircuito y el incremento de temperatura, queda”:
(2.18)
Donde:
A Sección del conductor (mm2).
-
8/18/2019 Norma Apoyo
37/185
17
t Tiempo de duración del cortocircuito (seg).
Calor especifico del material (Joule/ kg º C). Densidad del material (Kg/ mm2 m). Resistividad del material para la temperatura de inicio del CC (Ω m). Coeficiente de incremento de la resistencia con la temperatura (1/ º C).
Kp Coeficiente del efecto pelicular.
Temperatura al inicio del CC (ºC).
Temperatura al finalizar del CC (ºC).
Estos valores dependen del material de construcción del el conductor, en la tabla 2.10 se
observan los valores considerados.
Tabla 2. 10 Constantes características de los conductores. [2]
MATERIAL
CALORESPECIFICO
DELMATERIAL c´
(Joule/kg ºC)
DENSIDADDEL
MATERIALγ (kg/
mm^2.m)
RESISTIVIDADDEL MATERIAL
PARA LATEMPERATURADE INICIO DEL ρ
CC (Ω.m)
COEFICIENTEDE
INCREMENTODE LA
RESISTENCIACON LA
TEMPERATURAα (1/º C)
COEFICIENTEDEL EFECTOPELICULAR
Kp
TEMPERATURAAL FINALIZAREL CC θ2 (º C)
ALUMINIO 887 0.00270 0.02820 0.0040 1 130ARVIDAL 887 0.00270 0.03130 0.0036 1 160
COBRE 389 0.00895 0.01760 0.0039 1 170
2.3 Normas para el cálculo mecánico de conductores
2.3.1 Fundamentos teóricos para el cálculo mecánico de conductores
Vanos
Un vano se define como la distancia horizontal entre los cuales el conductor esta libremente
suspendido o apoyado, en el caso práctico de este proyecto de pasantía y para propósitos de
diseño, el vano se tomara como la distancia horizontal entre dos apoyos verticales adyacentes,
medida entre los ejes verticales o centro de tales apoyos [18].
En la figura 2.3 se puede observar un claro ejemplo de cómo se definen los vanos y como setomaran los vanos de acá en adelante.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
38/185
18
Figura 2. 3 Vano real entre dos estructuras.
Tramo
Es el conjunto de varios vanos consecutivos comprendidos entre dos soportes de anclajes
(mejor conocidos como estructuras de amarre) o estructuras terminales, sin importar que
existan estructuras de suspensión entre los soportes de anclaje en la figura 2.4 se puede
observar un ejemplo de un tramo de una línea aérea.
Figura 2. 4 Tramo de una línea.
Cotas terreno
En el caso de este informe de pasantía, la cota terreno se considerará como la altura del
terreno donde se colocara el soporte (poste), con respecto al nivel del mar y dicha altura
medida en metros (m), es decir, la cantidad de metros sobre el nivel del mar (msnm) de la
base del poste, en la figura 2.5 se observa cómo se considerarán las cotas terreno.
Figura 2. 5 Cota terreno a considerar
-
8/18/2019 Norma Apoyo
39/185
19
Diferencia de cotas terreno
En la ecuación 2.19 y 2.20 se muestra el método de cálculo para la diferencia de cotas
terreno izquierdas y derechas respectivamente.
(2.19) (2.20)
Donde:
Diferencia de cotas izquierdas. Diferencia de cotas derechas.H1 Altura del poste 1.
H2 Altura del poste 2.
Vanos medios
Los vanos medios se definen como distancia horizontal equivalente al promedio matemático
de las longitudes de los vanos que constituyen el tramo respectivo de la línea, se puede
obtener a través de la ecuación 2.21
(2.21)Donde:
Vano medio Vano real del poste 1 Vano real del poste 2 Vanos gravantes
El vano gravante se define como la distancia horizontal entre los puntos más bajos de un
conductor a lado y lado del apoyo y se usa para el cálculo de las cargas verticales en los
apoyos (figura 2.6).
-
8/18/2019 Norma Apoyo
40/185
20
Figura 2. 6 Vanos gravantes.
El cálculo se realizará según las ecuaciones 2.20 y 2.21, para el vano gravante izquierdo y
derecho respectivamente.
(2.20)
(2.21)Donde:
Vano gravante. Vano real. Parámetro. Diferencia de altura. Flechas máximas
La flecha de un conductor se define como la distancia existente entre la línea recta
imaginaria que pasa por los puntos de sujeción de un conductor en un vano y el punto más
bajo de este mismo conductor, (figura 2.7).
Figura 2. 7 Flecha de un conductor.
La flecha se forma debido a la acción de la fuerza del peso ejercida sobre la masa del
conductor, la cual suele expresarse como una densidad, en masa por unidad de longitud.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
41/185
21
La ecuación 2.22 es lo suficientemente aproximada para el cálculo de flechas y tensiones en
vanos de longitud inferior a trescientos (300) metros o cuando la flecha tiene valores iguales o
inferiores al cinco por ciento (5%) del vano.
(2.22)Donde:
Peso por unidad de longitud, en kilogramos por metro Tensión horizontal (kg).
Longitud del vano (m).
Flecha del conductor (m).En el caso de conductores a nivel, la flecha se ubica a medio vano y sobre el eje de
ordenadas, en el caso de conductores a desnivel como el de la figura 2.8 permitirá el uso de la
ecuación 2.23.
Figura 2. 8 Flechas a desnivel.
En la ecuación 2.23 se obtiene la distancia vertical del apoyo B al punto más bajo.
(2.23)Donde:
Flecha con apoyos a nivel. Diferencia de altura entre apoyos.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
42/185
22
2.3.2 Ecuación de cambio de estado del conductor
Tendido el conductor y en condiciones de servicio, este se ve sometido a los efectos de
cambios en la presión de viento y cambios de temperaturas, debido a estas condiciones el
cable no mantendrá constante su longitud.
La variación de la longitud dependerá directamente de la acción del peso del conductor
debido a la gravedad y de la variación de la temperatura ambiental, la cual elongará o
encogerá el conductor dependiendo del tipo de variación de temperatura.
Es posible obtener una ecuación que teniendo como dato una tensión inicial en determinadas
condiciones, permita el cálculo de una tensión final en otras condiciones.
Esta ecuación se denomina Ecuación de cambio de estado y en la ecuación 2.24 se muestrala misma.
Donde:
Coeficiente de dilatación lineal (1/ º C).
Temperatura en º C en la condición inicial. Temperatura en º C en la condición final. Tensión en la condición inicial (kg). Tension en la condición final (kg).
Modulo de elasticidad final . Peso compuesto del conductor en la condición inicial . Peso compuesto del conductor en la condición final . Vano ficticioSe puede observar en la ecuación 2.24, que los términos
, T y
, son variables tanto para
el estado inicial como para el final, por lo que esta ecuación determinará la variación de
tensión debido al cambio de temperatura y carga de tipo mecánica en el conductor.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
43/185
23
Suponiendo para ejemplificar el cálculo que la ecuación cumple con los dos siguientes
estados:
Estado 1, definido por las variables , y .Estado 2, definido por las variables , y .Es necesario determinar las condiciones que regirán al Estado 1, con lo que se podrá
conocer las condiciones en el Estado 2 y con esto se podrá resolver la ecuación de cambio de
estados con un cálculo iterativo, estas condiciones se denominarán hipótesis de cálculo.
Las Hipótesis de Cálculo se ajustarán a las necesidades del diseño de la línea, de la zona en
la que se encuentra y de la empresa que realice la instalación, específicamente al cumplir con
las condiciones de porcentaje de carga rotura del conductor (%CR).
Para la selección de las variables que componen la hipótesis, para la solución de la ecuación
de cambio de estado, es decir, la temperatura, la velocidad del viento y el porcentaje de carga
de rotura del conductor, la norma EdeC “Estudio de las Tensiones Límite de Diseño y
Definición de las Hipótesis de Carga en Líneas Aéreas de Distribución”. Departamento de
Planificación de Distribución. P-NOD-D-2798 [18] establece los siguientes rangos .que se
considerarán, en la tabla 2.11 se muestran los valores extraídos de la norma correspondiente.
Tabla 2. 11 Datos normalizados por la EdeC para la selección de la hipótesis de cálculo.
Descripción de la condición HipótesisTemperatura º c
Velocidad delviento km/h
%CR(kg)Especifica Sugerida
Tensión máxima, correspondea la temperatura mínima de lazona asociada con un vientomáximo.
A Mínima 18 Máximo 110 50
Tensión de uso diario (e.d.s.),corresponde a temperaturamedia de la zona y lavelocidad del viento promedio.
B Media Media Medio Medio 25
Tensión para límite devibraciones, se consideratemperatura mínima conviento nulo.
C Media 50 Nulo 0 18-25
Tensión para máxima flecha,corresponde a la temperaturamáxima del conductor
(emergencia) y viento nulo.
D Máxima 75 Nulo 0 --
-
8/18/2019 Norma Apoyo
44/185
24
2.3.3 Esfuerzos en conductores aéreos
Las tensiones que aparecen en un conductor permanentemente varían por el efecto de los
cambios de temperatura del ambiente, la presencia de vientos o una combinación de ambas
condiciones, al incrementar la temperatura, la tensión mecánica del conductor disminuye yaumentará la flecha. Si existe el efecto del viento, la tensión mecánica se incrementara debido
al efecto del peso compuesto sobre el conductor, donde el peso del conductor se suma a la
componente del viento, este fenómeno se puede observar en la figura 2.9.
Figura 2. 9 Fuerza sobre el conductor debida al viento.
La presión del viento se determina a través de la siguiente fórmula [1]
(2.25)Donde:
Pvc Presión de viento sobre el conductor.
V Velocidad del viento.
K Constante en función de la altura del suelo y la longitud del vano= 0,97. [1]
El peso compuesto producido sobre el conductor debido a la presencia del viento se calcula
a través de la fórmula 2.26.
(2.26)Donde:
Peso compuesto.wc Peso del conductor.
Pvc Presión de viento sobre el conductor.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
45/185
25
El peso propio actúa verticalmente y se supone que la carga debida al viento se aplica
horizontalmente en el sentido perpendicular al vano, las variaciones de temperatura producen
esfuerzos longitudinales en la línea. La tensión resultante en el plano perpendicular al eje de
la línea es la combinación del peso propio y de la carga del viento.
2.4 Normas para el cálculo mecánico de postes
2.4.1 Tipos de estructuras
A continuación se especifican los tipos de disposición en la que se encontrarán los postes a
lo largo del recorrido de la línea.
Suspensión: Su objetivo es mantener al conductor suspendido a una cierta distancia
del suelo. En condiciones normales soporta únicamente cargas transversales y
verticales.
Amarre: En estas torres el conductor es atado o fijado al aislador, el cual soporta
permanentemente el tiro del mismo. La función de esta torre es dividir a la línea en
una cierta cantidad de tramos aislados mecánicamente uno de otros o cuando la línea
debe desviarse un cierto ángulo de la ruta que venía siguiendo.
Terminales: Son usadas en los extremos de la línea, tanto al comenzar como al
terminar la misma.
2.4.2 Esfuerzos sobre los postes
Los postes de soporte están sujetos a la combinación de diferentes esfuerzos, los mismos
deben ser seleccionados para soportar todas las cargas que se le puedan presentar a través de
su vida útil.
En un poste se clasifican los esfuerzos de la siguiente forma:
Esfuerzos verticales. Esfuerzos transversales.
Esfuerzos longitudinales.
Esfuerzo en cumbre.
2.4.2.1 Esfuerzos verticales
Se deben al peso propio de las estructuras, conductores, crucetas, equipos, empuje vertical
de retenidas, entre otros elementos, en la ecuación 2.27 se observa el método de cálculo en el
que se baso la programación para la selección por cargas verticales.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
46/185
26
(2.27)Donde:
Carga vertical
Peso del conductor Vano gravante Peso Número de conductoresLa relación que se deberá cumplir para la correcta selección del poste viene dada por la
ecuación 2.28
(2.28)Donde:
Fuerza o carga critica de pandeo (kg), se define como el valor máximo que puede soportar el poste sin doblarse debido a los esfuerzos verticales que sobre él se ejercen,
es el criterio que define la selección por cargas verticales de los postes. En la figura 2.10 seobserva la acción del pandeo del poste.
Figura 2. 10 Pandeo del poste.
2.4.2.2 Esfuerzos transversales
Se originan por la presión del viento en la dirección normal a los conductores y a la presión
sobre el apoyo, las crucetas, aisladores y conductores. Los esfuerzos en los conductores se
calcularán para el vano de viento que se supone igual a la suma de las mitades de los vanos
contiguos al apoyo.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
47/185
27
Las ecuaciones 2.29 y 2.30 respectivamente muestran los pasos de cálculo en lo que se baso
la programación del cálculo de cargas transversales.
(2.29)
(2.30)Donde:
CT Carga transversal
Diámetro del conductor Vano medio Presión de viento Viento máximo probabilidad de retorno a 100 años. Número de conductoresCon los valores obtenidos de la norma (iv)5: norma técnica para el uso compartido de postes
de secciones tubulares de acero en el sistema de distribución, normas de diseño de la EdeC.se
obtiene que las estructuras se consideran tubulares [8], se considerará:
Presión de viento = Velocidad del viento =
Son dos los criterios que se deberán cumplir para la correcta selección del poste, la relación
de momentos de rotura y la resistencia de la fuerza en cumbre con respecto al esfuerzo en
cumbre actuante, las mimas vienen dadas por las ecuaciones 2.31 y 2.32.
(2.31) (2.32)
Donde:
Momento de rotura de los postes normalizados, se define como elmomento máximo del poste antes de que sufra daños estructurales por acción de las cargas
transversales.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
48/185
28
Momento transversal total sobre las estructuras normalizadas, se definecomo el momento actuante sobre el poste a seleccionar.
Esfuerzo en cumbre de las estructuras normalizadas, se define como lamáxima fuerza en el extremo superior de la estructura que puede soportar sin sufrir dañosestructurales.
Esfuerzo en cumbre, se define como el esfuerzo o fuerza actuante en el punto más alto del poste a seleccionar.
Teniendo en cuenta que:
(2.33)Donde:
Altura de aplicación de la carga sobre el poste.Con:
(2.34)Donde:
Momento de ruptura máximo del poste. Momento transversal sobre la estructura.Y finalmente:
(2.35)Donde:
Altura del conductor respecto a tierra.En la figura 2.11 se observa la fuerza que debe resistir el poste para evitar la ruptura del
mismo.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
49/185
29
Figura 2. 11 Fuerza a resistir por el poste para evitar la ruptura.
2.4.2.3 Esfuerzos longitudinales
Sabiendo que en los postes terminales o en ángulo habrá una tensión longitudinal, derivadade la suma de todas las tensiones en los conductores, se verificara si la estructura es capaz de
soportar estos esfuerzos.
El criterio que den cumplir los postes para su selección se muestra en la ecuación 2.36, la
condición solo se verificara para los postes que posean ángulos de desviación.
(2.36)Donde:
Momento máximo del poste antes de pandearse. Momento producido por la acción del desvío del conductor.2.4.3 Postes normalizados
La norma para el cálculo mecánico de líneas aéreas de distribución iib-11, normas de
ingeniería, Corpoelec. [1], establece que los soportes que se utilizarán en el diseño de líneas
de distribución aérea son postes de secciones tubulares de acero, debido a esto quedan
descartado el uso de otro tipo de material para los soportes y el uso de torres para los soportes
del conductor.
Precisamente las norma:
Norma (iv)5: norma técnica para el uso compartido de postes de secciones tubulares
de acero en el sistema de distribución, normas de diseño de la EdeC. [8]
-
8/18/2019 Norma Apoyo
50/185
30
Establece que los postes normalizados se clasificarán en dos tipos según su construcción:
Normal.
Reforzado.
El poste reforzado se utilizará como opción cuando el poste de tipo normal no cumpla con
las especificaciones necesarias en el diseño.
Cada tipo de poste se puede clasificar a su vez en otro subgrupo:
Dos secciones.
Tres secciones.
La selección de postes de dos o tres secciones dependerá de la altura a tierra, en la tablas
comprendidas entre la 2.12 y la tabla 2.21 se observan las características de todos los
posibles postes que se considerarán en la selección final del soporte.
Tabla 2. 12 Longitudes postes normales.
ALTURADEL
POSTE(m)
NUMERODE
SECCIONES
TIPO DEPOSTE
LONGITUD DEEMPOTRAMIENTO
(m)
LONGITUDSECCIONTOPE (m)
LONGITUDSECCION
MEDIA (m)
LONGITUDSECCIONBASE (m)
8,600 2 NORMAL 1,530 2,660 -- 5,94010,040 3 NORMAL 1,830 1,820 1,820 6,400
12,200 2 NORMAL 1,830 2,900 2,900 6,40013,250 3 NORMAL 1,830 2,900 3,950 6,400
Tabla 2. 13 Diámetros y espesor de postes normales.
ALTURA DEL
POSTE(m)
DIAMETRO
SECCION TOPE
(cm)
DIAMETRO
SECCION
MEDIA (cm)
DIAMETRO
SECCION BASE
(cm)
ESPESOR
SECCION
TOPE (cm)
ESPESOR
SECCION
MEDIA (cm)
ESPESOR
SECCION
BASE(cm)
8,600 8,890 -- 11,430 0,550 -- 0,602
10,040 8,890 11,430 16,830 0,450 0,550 0,635
12,200 11,430 13,970 16,830 0,550 0,550 0,635
13,250 11,430 13,970 16,830 0,550 0,550 0,635
Tabla 2. 14 Momento de rotura, esfuerzo en cumbre de postes normales.
ALTURA
DEL POSTE
(m)
PESO DEL
POSTE
(kg)
MOMENTO
DE ROTURA
(kg-m)
ESFUERZO
EN
CUMBRE
(kg)
CARGA
CRITICA DE
PANDEO
(kg)
MOMENTO
MAXIMO
SECCION
TOPE
(kg-cm)
MOMENTO
MAXIMO
SECCION
MEDIA
(kg-cm)
MOMENTO
MAXIMO
SECCION
BASE
(kg-cm)
8,600 139,806 2014,919 119,050 1461,948 -- -- --
10,040 200,168 3045,018 259,000 1472,309 35227,894 82371,104 200747,18812,200 320,117 5494,140 214,000 2362,500 52393,709 114664,921 212795,762
13,250 356,559 5571,559 194,000 1819,984 47374,239 124066,142 212795,762
-
8/18/2019 Norma Apoyo
51/185
31
Tabla 2. 15 Inercia y esfuerzos por secciones de postes normales.
ALTURA
DEL POSTE
(m)
INERCIA
SECCION
TOPE
(cm4)
INERCIA
SECCION
MEDIA
(cm4)
INERCIA
SECCION
BASE (cm4)
ESFUERZO
MAXIMO
SECCION
TOPE σ
(kg/cm2)
ESFUERZO
MAXIMO
SECCION
MEDIA σ
(kg/cm2)
ESFUERZO
MAXIMO
SECCION
BASE σ
(kg/cm2)
ESFUERZO
ADMISIBLE
kg/cm2
8,600 125,836 -- 301,052 -- -- -- 1688,000
10,040 106,545 278,880 1060,825 1469,690 1688,005 1592,429 1688,000
12,200 278,880 522,890 1060,825 1073,687 1531,746 1688,004 1688,000
13,250 278,880 522,890 1060,825 970,825 1657,331 1688,004 1688,000
Tabla 2. 16 Áreas por secciones y momento actuante sobre los postes normales.
ALTURA DEL
POSTE (m)
AREA DEL
POSTE
SECCION
TOPE (m2)
AREA DEL
POSTE
SECCION
MEDIA (m2)
AREA DEL
POSTE
SECCION
BASE (m2)
ALTURA EQUIVALENTE
DONDE SE CONCENTRA
LA FUERZA DEL VIENTO.
HPOSTE (m)
MOMENTO
ACTUANTE
SOBRE EL POSTE.
MPOSTE (kg cm)8,600 0,2365 -- 0,5041 3,334 11924,399
10,040 0,1618 0,2080 0,7691 3,581 19699,504
12,200 0,3315 0,4051 0,7691 4,751 34549,277
13,250 0,3315 0,5518 0,7691 5,249 41894,693
Tabla 2. 17 Longitudes postes reforzados.
ALTURA
DEL
POSTE(m)
NUMERO
DE
SECCIONES
TIPO DE
POSTE
LONGITUD DE
EMPOTRAMIENTO
(m)
LONGITUD
SECCION
TOPE (m)
LONGITUD
SECCION
MEDIA (m)
LONGITUD
SECCION
BASE (m)8,600 2 REFORZADO 1,530 2,660 -- 5,940
12,000 3 REFORZADO 1,830 2,800 2,800 6,400
14,000 3 REFORZADO 1,830 3,850 3,850 6,400
Tabla 2. 18 Diámetros y espesor de postes reforzados.
ALTURA
DEL
POSTE(m)
DIAMETRO
SECCION
TOPE (cm)
DIAMETRO
SECCION
MEDIA (cm)
DIAMETRO
SECCION
BASE (cm)
ESPESOR
SECCION
TOPE (cm)
ESPESOR
SECCION
MEDIA (cm)
ESPESOR
SECCION
BASE(cm)
8,600 17,780 -- 21,910 0,700 -- 0,650
12 16,830 21,910 24,450 0,635 0,635 0,750
14 16,830 21,910 24,450 0,635 0,635 0,750
Tabla 2. 19 Momento de rotura, esfuerzo en cumbre por sección de postes reforzados.
ALTURA DEL
POSTE (m)
PESO DEL
POSTE (kg)
MOMENTO
DE ROTURA
(kg-m)
ESFUERZO
EN CUMBRE
(kg)
CARGA
CRITICA DE
PANDEO
(kg)
MOMENTO
MAXIMO
SECCION
TOPE (kg-
cm)
MOMENTO
MAXIMO
SECCION
MEDIA
(kg-cm)
MOMENTO
MAXIMO
SECCION
BASE
(kg-cm)
315,24 8572,12 506,477 12,473,920 -- -- -- 315,241509,79 12279,6 558,000 8536,41 130593,66 286859,58 541907,8 509,793
674,65 15470,3 458,000 6514,72 155551,88 332211,10 541907,8 674,655
-
8/18/2019 Norma Apoyo
52/185
32
Tabla 2. 20 Inercia y esfuerzos por secciones de postes reforzados.
ALTURA
DEL POSTE
(m)
INERCIA
SECCION
TOPE
(cm4)
INERCIA
SECCION
MEDIA
(cm4)
INERCIA
SECCION
BASE (cm4)
ESFUERZO
MAXIMO
SECCION
TOPE σ
(kg/cm2)
ESFUERZO
MAXIMO
SECCION
MEDIA σ
(kg/cm2)
ESFUERZO
MAXIMO
SECCION
BASE σ
(kg/cm2)
ESFUERZO
ADMISIBLE
kg/cm2
8,600 1371,988 -- 2455,098 -- -- -- 1688,000
12,000 1060,825 2403,420 3924,650 1035,935 1307,531 1688,004 1688,000
14,000 1060,825 2403,420 3924,650 1233,916 1514,247 1688,004 1688,000
Tabla 2. 21 Áreas por secciones y momento actuante sobre los postes reforzados.
ALTURA DEL
POSTE (m)
AREA DEL
POSTE
SECCION
TOPE (m2)
AREA DEL
POSTE
SECCION
MEDIA (m2)
AREA DEL
POSTE
SECCION
BASE (m2)
ALTURA EQUIVALENTE
DONDE SE CONCENTRA
LA FUERZA DEL VIENTO
HPOSTE (m)
MOMENTO
ACTUANTE
SOBRE EL POSTE.
MPOSTE (kg cm)
8,600 0,4729 -- 0,9662 3,367 23402,610
12,000 0,4712 0,6135 1,1174 4,699 49982,914
14,000 0,6480 0,8435 1,1174 5,648 71170,211
En las figuras 2.12 y 2.13 se observan algunos ejemplos de los postes normalizados que se
seleccionarán, los cuales fueron realizados en el programa de dibujo Autocad como objetivo
de esta pasantía.
Figura 2. 12 Postes galvanizados de distribución.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
53/185
33
Figura 2. 13 Poste de distribución seccionado galvanizado.
2.4.4 Normas para la selección del arreglo de postes
Según la norma: C.A. la electricidad de caracas, estructuras normalizadas, normas de
ingeniería [13], los esquemas convencionales para las crucetas se dividen en:
Estructura horizontal.
Estructura en triangulo.
Estructura vertical.
Solo se considerará el arreglo de tipo horizontal, específicamente el arreglo sencillo o doble,
según sea el caso, también denominado arreglo en bandera mostrado en las figuras 2.14 y 2.15
respectivamente, debido a que este tipo de arreglo se considerará como el peor caso de diseño,
ya que al encontrarse todos los conductores a la misma altura del suelo y la disposición de los
conductores sobre el poste en solo uno de los extremos del mismo hacen que el esfuerzo de
los conductores no se reparta uniformemente lo que si ocurre en los demás arreglos deestructuras normalizadas.
Figura 2. 14 Estructura horizontal de cruceta sencilla en bandera.
-
8/18/2019 Norma Apoyo
54/185
34
Figura 2. 15 Estructura horizontal de cruceta doble en bandera.
2.4.5 Distancias mínimas a tierra
En este proyecto se utilizarán para la comparación la norma americana NESC (National
Electric Safety Code) – C2, 2002 [11], del Código Nacional en el Suministro de Energía
Eléctrica y de Comunicaciones (FONDONORMA 0734 – 2004) [12].