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  • 8/18/2019 Norma Apoyo

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    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

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    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

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    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.

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    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!

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    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.

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    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 

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    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 

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    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 

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    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 

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    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 

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    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 

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    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 

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    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.

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      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.

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    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.

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      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.

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    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.

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    xix

      Resistividad.  Coeficiente de empuje del terreno.

     

    Ohmios. 

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    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.

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    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]

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    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.

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    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.

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    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.

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    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.

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    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

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    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].

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    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

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    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)

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    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).

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    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)

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    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.

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    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

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    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)

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    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.

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    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).

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    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.

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    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  

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    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).

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    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.

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    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.

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    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.

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    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 --

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    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.

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    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.

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        (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.

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    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.

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        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.

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    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]

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    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

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    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

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    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].