Proyecto de la línea de transmisión en 22.9 kV para el centro comercial Mall Plaza - Trujillo

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

"PROYECTO DE LA LINEA DE

TRANSMISIÓN EN 22.9 kV PARA EL

CENTRO COMERCIAL MALL PLAZA

TRUJILLO"

INFORME DE COMPETENCIA PROFESIONAL

PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE

INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA

EDWIN LUCIO GOMERO VASQUEZ

PROMOCION 1990-11

LIMA-PERlJ

A Dios todopoderoso que es mi luz y

guía.

A mis Padres Eusebio y Rosa Antidia

y a mis hermanos

Pagina

PRÓLOGO

₀₁

CAPITULO I

INTRODUCCIÓN.

03

1.1

1.2

1.3

1.4

Generalidades

Alcances del Proyecto

Descripción del Proyecto

Demanda Máxima de potencia

03

04

05

07

CAPITULO Il

₀₈

2.1

2.2

2.3

LINEAMIENTOS TÉCNICOS Y NORMAS APLICABLES

Lineamientos técnicos

Normas técnicas

Distancias mínimas de seguridad

2.3.1 Acho mínimo de franja de servidumbre

2.3.2 Distancias de seguridad verticales

08

08

10

10

11

2.3.3 Distancias mínimas entre conductores de diferente soporte

11

2.3.4 Distancias mínimas entre conductores del mismo soporte

12

CAPITULO fil

16

3.1

3.2

'

3.3

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

Bases del calculan

Cálculos Eléctricos

3.3.1

Cálculo mecánico de conductores

₂₉

3.3.2

Cálculos mecánicos de estructuras

₃₅

3.3.3

Cálculo mecánico de crucetas

₄₄

3.3.4 Cálculo mecánico de cimentación

₄₆

3.4

Calculo de retenidas

50

3.4.1

Cálculo de cables

51

3.4.2

Cálculo de varilla

51

3.4.3 Cálculo de bloque de anclajes

53

CAPITULO IV

55

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE MATERIALES Y EQUIPOS.

4.1

Especificaciones de Conductores

y

accesorios

4.1.1

Conductores aéreos de aleación de Aluminio

4.1.2

Cables de energía tipo N2XSY

4.2

Especificaciones de postes de concreto y accesorios

4.2.1

Postes de concreto

4.2.2

Crucetas de concreto

4.2.3

Crucetas de madera

4.2.4 Duetos de concreto

4.3

Especificaciones de aisladores

y

accesorios

4.3.1

Aisladores poliméricos de suspensión

4.3.2

Accesorios para aisladores

4.4

F erreterfa para armado de postes

4.5

Especificaciones de retenidas

y

accesorios

4.6

Especificaciones de puesta a tierra

CAPITULO V

5.1

5.2

5.3

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE MONTAJE

Replanteo

Instalación de postes y crucetas

Instalación de ferretería

5.6

5.7

5.8

5.5.1 Tendido de conductores aéreos

5.5.2 Instalación de cable subterráneo

Instalación de sistemas de puesta a tierra

Instalación de anclajes

Mediciones

y

Pruebas

5.8.1 Determinación de secuencias de fase

5.8.2 Pruebas de continuidad

y

resistencia

5.8.3 Pruebas de aislamiento

5.8.4 Pruebas de tensión

5.8.5 Medición de resistencias de puestas a tierra

CAPITULO VI

METRADO Y PRESUPUESTO

6.1

Metrado y presupuesto

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

Planilla de materiales

Tablas

PLANOS

94

96

98

98

99

101

101

101

102

102

103

PROLOGO

Durante los últimos aflos, el norte de) país ha demostrado un progresivo

desarrollo, especialmente la ciudad de Trujillo que a base de su agricultura dedicada

a la exportación ha podido implementar una economía sostenible que se ve reflejada

en el poder adquisitivo de su población, El mismo que hace atractivo la inversión de

empresas comerciales e industriales, que están haciendo de Trujillo una ciudad

próspera y moderna.

Producto de este desarrollo el consorcio chileno Mali Plaza dueflo de grandes centros

comerciales en Argentina y Chile ha decidido construir un centro comercial en la

ciudad de Trujillo, encargando su ejecución al consorcio Desysal, que ya inicio los

trabajos de construcción sobre un área total de 25 hectáreas y teniendo como tiendas

anclas a Saga Falabella, Ripley, Tottus y Sodimac.

Para abastecer de energía eléctrica a dicho centro, se encargó a la empresa Nor Sur

S.A. el proyecto y la ejecución de la línea desde el punto de alimentación en la

Subestación Trujillo Sur, hasta la Subestación de llegada a construirse en el Centro

Comercial con una longitud de línea total de 5.65 Km en 22.9 kV.

El proyecto realiza el análisis de una línea de doble tema a lo largo de todo el

recorrido tanto aérea como subterránea, y se inicia a la salida del transfonnador

10/22.9 kV hasta la Jra cuadra de la Av. 28 de Julio en un recorrido subterráneo Y

cable de Aluminio AAAC de 240 mm2, sigue en forma subterránea hasta la cuadra 4

de la Av. Jesús de Nazareth y continua en forma aérea hasta el centro Comercial.

En el primer capitulo del informe se presenta los alcances del proyecto. El segundo

capítulo describe los lineamientos técnicos, normas técnicas aplicables y distancias

de seguridad que establecen las normas internacionales y el Código Eléctrico

Nacional, que se aplicaron en el desarrollo del proyecto.

El análisis matemático y los cálculos que fundamentan el diseño del proyecto se

indican en el tercer. En los capítulos cuarto y quinto se detallan las especificaciones

técnicas de los materiales y equipos que se van a utilizar, las formas como se van a

instalar y las herramientas que se van a utilizar durante la ejecución del proyecto, así

como las distintas pruebas que se tienen que realizar para determinar la calidad de la

obra.

CAPITULO 1

INTRODUCCIÓN

1.1 Generalidades

El Presente Proyecto consiste en la elaboración del estudio a nivel definitivo

del nuevo Sub Sistema de Distribución Primaria en 22.9KV que dotará de

energía eléctrica al Centro Comercial MALL PLAZA. TRUJJLLO.

El proyecto se encuentra ubicado en el Distrito y Provincia de Trujillo.

Departamento de la Libertad.

Iniciándose en la Sub Estación Trujillo Sur de Hidrandina, en la prolongación

de la Av. Gonzales Prada

hasta la Sub Estación de llegada tipo Caseta

subterránea en el C.C. Mali Plaza, ubicada en el triangulo formado por lac;

avenidas América Oeste, Mansiche y futura prolongación de la Av. Nazareth en

el lado Norte de la Ciudad.

El proyecto se ubica dentro de las coordenadas geográficas:

Sub Estación Trujillo Sur:

9101750 N - 718750 E

El Sub Sistema de Distribución Primaria en 22.9KV comprende:

• Análisis y disefio a nivel definitivo de las redes primarias en media tensión

22.9KV. aérea-subterránea en Doble Terna. Trifásica. Una que se va a

instalar para el Centro Comercial Mali Plaza. y la otra se instalara en el

futuro según las necesidades de la ciudad. Ambas ternas serán de propiedad

de la concesionaria.

• La terna para el Centro Comercial Mali Plaza. Trujillo comprende :

El recorrido de la Red tendrá 4. 788Km. de longitud, de los cuales:

- 2.256 Km. corresponden a la red subterránea en tres tramos, indicados en el

plano del recorrido de la línea y

- 2.532 Km. corresponden a la línea aérea, en dos tramos.

El tendido de la red subterránea se realizará con cable N2XSY 18/30 KV de

185 mm2; y la red aérea con cable de aleación de aluminio AAAC de 240

mm2.

• Subestación de Llegada 22.9KV:

- Obras civiles de la caseta subterránea para celdas de llegada y salida del

Centro Comercial Mali plaza.

5

- Suministro y montaje de la celda de Llegada en 22.9 KV en la caseta para

celdas de llegada y salida del Centro Comercial Mali Plaza. (incluye sistema

de medición).

Suministro y montaje de transformador de servicios auxiliares 25KVA

-22.9/0,23 KV

- Suministro y montaje de celda de transformación de servicios auxiliares

25KVA, 22.9 KV., incluye protección.

- Suministro e instalación de rectificador cargador de baterías 30A, 220

VAC/24 V OC

• Montaje de postes, crucetas, aisladores, ferretería, y cable subterráneo.

• Cálculos eléctricos de caída de tensión, cálculos mecánicos que definen las

características de los elementos de sostenimiento y apoyo de las líneas; así

como la definición de todas las especificaciones técnicas.

• Sistema de puesta a tierra.

1.3 Descripción del proyecto

El proyecto se inicia a la salida de la Celda de protección exterior 22.9 kV 630

A, 20 KA, modelo DS/f A, Marca VEI (Celda salida al Mali Plaza)

• A partir de la celda de salida en 22.9 KV, se iniciara la red de media tensión

en 22.9 kV de forma radial aérea subterránea en simple tema, trifásica de

de Aleación de Aluminio, desnudo, tipo AAAC, de 240 mm

_{de sección y}

cuyas estructuras están acondicionadas para doble tema para la red aérea, y

de conductores unipolares N2XSY 18/30 KV de 185 mm2 simple tema,

para las partes subterráneas de la línea, los cuales están instalados en duetos

de concreto de 6 vías, acondicionados para doble tema.

• Los conductores de la red aérea estarán soportados en postería de concreto

armado centrifugado de 14/400 y 14/700 m, crucetas de CA V de 1 .80 m,

madera tratada de 5"x5"x3m y aisladores poliméricos de Suspensión de 35

KV. según los armados considerados.

• La ferretería será de acero galvanizado por el proceso de inmersión en

caliente con espesores mayores a 120 micras.

• El sistema de puesta a tierra de la Línea de Media Tensión estará compuesto

por varillas de Cobre y Cooperwld de 5/8"de diámetro x 2.40 m de longitud

y conductor de cobre desnudo de 35 mm2.

• La red aérea comprende en un primer tramo toda la Av. 28 de Julio y en un

segundo tramo la Av. Jesús de Nazareth, desde la cuadra cuatro hasta la

última cuadra en el CC. Mali Plaza.

• La red subterránea comprende dos

Tramos.-El primer tramo va g_esde la Subestación Trujillo Sur, siguiendo por

7

El segundo Tramo comprende desde el final de la Av. 28 de Julio, pasa por

la Av. España, hasta la Av. Jesús de Nazareth, continua por esta ultima hasta

la cuadra cuatro (altura del Ministerio Público), con una longitud de 919.08

metros lineales

• El tendido de la red subterránea se realizara en duetos de concreto de 6 vías,

en toda su extensión, colocando estratégicamente buzones con tapa ciega,

quedando acondicionado para doble terna.

• Al final de la línea se instalará una subestación de llegada a la entrada del

Centro Comercial Mali Plaza,

1.4 Demanda máxima de potencia

Para satisfacer la Demanda Máxima del Mali Plaza, se requiere de una Potencia

LINEAMIENTOS TÉCNICOS Y NORMAS APLICABLES

2.1 Lineamientos Técnicos

El presente Proyecto se ha desarrollado teniendo presente la siguiente

documentación legal:

• FACTIBILIDAD ELÉCTRICA. HIDRANDINA TRUJILLO

Documento N

GC - 0599 - 2007 del 22 de Mano del 2007, donde

Hidrandina S.A., otorga Factibilidad Eléctrica para la Habilitación del

Complejo Comercial Mali Plaza con un área total de 25 hectáreas del Fundo

el Cortijo; fijando como punto de entrega la Cabeza Terminal del cable de

salida de la futura radial TS014 que se conectará a la barra 10 KV de la

futura subestación elevadora I0/22.9 KV; la cual estará ubicada al interior

del Centro de Transformación Trujillo Sur. ( Patio de Llaves)

• Resolución de aprobación del Proyecto N

GR - 417 - 2007 Aprobada

mediante R. D. N

O 18 - 2002 - EM/DGE.

2.2 Normas técnicas

• Ley de Concesiones Eléctricas No. 25844 y su reglamento

• Código Nacional de Electricidad Suministro

• Código Nacional de Electricidad Utilización

• Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos

9

• EM/DGE O 18-2002 ''Norma de Procedimientos para la Elaboración de

Proyectos y Ejecución de Obras en Sistemas de Distribución y Sistemas de

utilización en media tensión en Zonas de Concesión de Distribución"

• Norma de Terminología y Simbología

• Reglamento Nacional de edificaciones

• Ordenanzas Municipales aplicables

• Ley de Protección del Medio Ambiente y Protección del Patrimonio Cultural

de la Nación según corresponda

• DGE/MEM 009-T "Tensiones Nominales de Sistemas de Distribución.

• DGE/MEM O 13-T "Cables de energía en redes de distribución subterránea"

• DGE/MEM O 15-T "Postes, crucetas y ménsulas de madera y concreto

armado para redes de distribución"

• DGE/MEM O 19-T "Conductores eléctricos de redes de distribución aérea.

• DGE/MEM 025-P-l

/1988 "Norma sobre Imposición de servidumbres"

• DGE/MEM 012-T "Elaboración de Planos modulares

• Norma NTP 833.001 "Dibujo técnico. Formato de láminas"

Normas técnicas aplicables al diseño de la subestación

Para la elaboración de la obra en lo que a la Subestación se refiere, se ha

empleado las normas vigentes a la fecha de los siguientes reglamentos:

IEC

IEEE

VDE

DIN

NEMA

ANSI

ASME

ASTM

Intemational Electro technical Commission

Institute of Electrical and Electronics Engineers

Verband Deutscher Elecktroteckniker

Deutsche Industrie Normem

National Electrical Manufactures Association

American National Standards

American Society of Mechanical Engineers

American Society for Testing and Materials

2.3 distancias minimas de seguridad

En esta sección estableceremos las distancias de seguridad, incluyendo los

espacios de escalamiento, referidas a las líneas aéreas de suministro y

comunicación implicadas.

No deberán instalarse líneas aéreas sobre edificaciones de terceros.

2.3.1 Ancho mínimo de la franja de servidumbre

Según el Código Nacional de Electricidad Suministro:

Tensión Nominal de la Línea (KV)

Ancho (m)

2.3.2 Distancias de seguridad verticales

Carreteras y avenidas sujetas a tráfico camiones (m)

Caminos y calles sujetas a tráfico de camiones (m)

Calzadas, zonas de parqueo y callejones (m)

Otros terrenos recorridos por vehículos (m)

Espacios y vías peatonales sin tráfico vehicular (m)

Calles y caminos en zonas rurales (m)

: 7.00

:6.50

: 6.50

: 6.50

: 5.00

: 6.50

11

Cuando los alambres recorren a lo largo y dentro de los límites de las

carreteras u otras fajas de servidumbre de caminos pero que no

sobresalen del camino.

Carreteras y avenidas (m)

Caminos calles o callejones (m)

Espacios y vías peatonales sin tráfico vehicular (m)

Calles y caminos en zonas rurales (m)

: 6.50

: 6.00

: 5.00

: 5.00

2.3.3 Distancia mínima entre conductores de diferente soporte

Distancias de seguridad horizontal

La distancia de seguridad horizontal entre los alambres, conductores o

cables que son adyacentes o se cruzan, tendidos en diferentes

Distancias de seguridad vertical

La distancia de seguridad vertical de un nivel superior a un nivel

inferior, de conductores de suministro de más de 750 V a 23 KV no

deberá ser menor de 1.20m.

Distancia de seguridad a edificios y otras instalaciones

Edificaciones

Horizontal a paredes balcones, ventanas (m)

Vertical sobre techos o proyecciones no accesibles (m)

Vertical sobre techos o proyecciones accesibles (m)

Sobre techos accesibles a vehículos, no a transito (m)

Letreros, chimeneas, carteles, antenas

Horizontal (m)

Vertical sobre pasillos transitada por personal (m)

Vertical por lugares no transitadas por personal (m)

2.3.4

Distancia mínima entre conductores del mismo soporte

: 2.50

: 4.00

: 4.00

: 6.50

: 2.50

: 4.00

: 3.50

Los conductores de un mismo circuito instalados en postes fijos deben

tener una separación uno del otro no menor a los siguientes valores

señalados a continuación:

Distancia de seguridad horizontal

• Mas de 11 KV hasta 50 KV : 0.40 + 0.010m x KV en exceso

Para las consideraciones de operación se tiene:

a

=

0.52

M

Distancia de seguridad vertical

13

Conductores de suministro expuestos sobre 11 KV has 50 KV de la

misma empresa de servicio publico con conductores expuestos de 11 a

23KV

(m)

: 0.80 + 0.01 x KV sobre 11 KV

a

0.92

M

Distancia de seguridad a mitad de vano:

• Para conductores menores o iguales a 35 mm

a

=7.60U+20.4--Jf-610

• Para conductores mayores de 35 mm

a

Donde:

f

u

a

= 7.60 U+ 8

2.12f

= Flecha máxima sin viento (m)

= Tensión de servicio (KV)

Para las condiciones de operación se tiene:

Cuadro N

_{2.1 Vanos vs Flecha}

1 Conductor AAAC (mm2)

Separación a mitad de vano

cuando:

Vano (m)

Flecha (m)

30

0.11

70

0.58

100

1.19

115

1.57

240 mm2

a (m)

0.30

0.45

0.60

0.64

Distancia de seguridad en cualquier dirección

Desde conductores de línea hacia los soportes y hacia los conductores

verticales o laterales, alambre de suspensión o retenida unidos al

mismo soporte.

Desde líneas de suministro mayor de l

KV a 50 KV, a conductores

verticales y laterales del mismo circuito (mm): 100 + 6.67 x KV

exceso 11 KV

a

_{179.37 Mm}

Desde líneas de suministro mayor de 11 KV a 50 KV, a conductores

verticales y laterales de otros circuitos (mm): 150 + 10 x KV exceso

11 KV

15

Separación a vías de comunicación

Se prohíbe la instalación de postes de redes primarias en las zonas de

influencia de las carreteras, a distancia inferiores a las que a

continuación se indican, medidas horizontalmente desde el eje de la

calzada y perpendicularmente a esta:

•

En arterias de tráfico interprovincial : 20 m.

•

En arterias vecinales de poco tráfico : 15 m.

Distancias De Seguridad

A continuación, se listan las distancias mínimas de seguridad

consideradas en la elaboración del Proyecto de la Subestación:

Distancia fase-fase/ fase-tierra

0,44m

Distancia del borde inferior del aislador de un equipo a tierra

2,30m

Altura de instalación de conductores

3,00m

Distancia entre cualquier equipo al cerco perimétrico

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

3.1 Bases de cálculo

• Para el diseño de la sección de los conductores, se ha tenido en cuenta que la

máxima caída de tensión no exceda del 3.5% de la tensión nominal entre el

primario del último transformador de distribución y el punto de alimentación

• La sección del conductor se elegirá de manera que el calentamiento por

efecto Joule no produzca una disminución de su rigidez mecánica y térmica

de corto circuito.

• Las densidades de corriente máximas en régimen permanente no

sobrepasarán los valores de diseño.

• En el cálculo mecánico de conductores y soportes se ha tenido en cuenta las

normas establecidas por el Código Nacional de Electricidad

Bases de cálculo para las subestaciones

Niveles de aislamiento

17

niveles de aislamiento, los cuales han sido escogidos, considerando las

condiciones especificas que prevalecen en el sistema.

Considerando los factores de corrección que se presentan debido a la zona del

proyecto, los niveles de aislamiento para la subestación serán los siguientes:

Tensión máxima de servicio

Tensión soportada al impulso atmosférico

(BIL)

Tensión soportada a frecuencia industrial

Niveles de cortocircuito

36

Kv

200 kVp

80Kv

Los niveles máximos de cortocircuito, al que estarán sometidas las

instalaciones de 22.9 Kv de la Subestación de Llegada, está determinadas en el

estudio de Coordinación.

Niveles de tensión

Los niveles de tensión empleados, han sido tomados de acuerdo a los niveles de

tensión de operación de las instalaciones existentes:

Sistema de Sub-transmisión:

22.9

KV

3.2 Cálculos eléctricos

Los diseños

y

cálculos representan las disposiciones prescritas en el Código

Nacional de Electricidad Suministro 2001, las normas emitidas por la dirección

General de Electricidad del Ministerio de Energía y Minas, las ex normas

3.2.1

Calculo eléctrico de conductores

a).

Conductores aéreos

Para los cálculos eléctricos de la línea se ha tenido en cuenta las

características de los conductores y las condiciones de operación.

El cálculo de la sección adecuada para cada tramo de las redes

distribución se realiza bajo las siguientes consideraciones:

Dat-0s técnicos de conductores

Cobre Temple Blando para Puesta a tierra

• Conductividad{%)

• Resistividad a 20

C (ü-mm

_/m)

• Densidad 20 º C (gr/cm

• Coef. Térmico Resistencia 20

C/

C

• Punto de fusión (

C).

: 100

: 0.01724

: 8.89

: 0.00393

: 1083

Aleación de Aluminio (AAAC) para red de M.T.

• Conductividad (%)

• Resistividad a 20

C (ü-mm

_/m)

• Densidad 20

C (gr/cm

• Coef. Térmico Resistencia 20

C/

C

• Punto de fusión ( º C).

: 52.50

: 0.03280

: 2.703

: 0.00360

Condiciones de operación

• Tensión Nominal

(KV)

• Factor de Pot. En atraso ( Cosq>)

• Caída de tensión máxima

(%)

• Máxima temperatura de trabajo ( º C).

• Disposición espacial de Conductores

• Distancia dl (mm)

• Distancia d2 (mm)

•

•

•

•

� 1

•

•

....

: 22.9

: 0.9

: 3.5

: 80

: Vertical

: 1200

: 1600

Figura N

_{3.1 Estructura básica de cables}

Calculo de la corriente

19

La intensidad de corriente, que circulará por las redes para la

I

=

P / {-.J 3 x V x Cos 0)

Donde:

I

p

v.

Cos0

=

Intensidad de corriente (amp.)

= Máxima Demanda (KW)

=

Tensión (KV)

=

Factor de potencia.

Resistencia a máxima temperatura

R2

=

Rl ( l + ex (T2 - TI))

Donde:

R2

= Resistencia a máxima Temperatura (Ohm./Km.)

Rl

=

Resistencia. a 20

C ce. (Ohm./Km.)

ex

= Coeficiente térmico de resistencia a 20

C (l/

C)

T2

= Máxima temperatura de trabajo ( º C)

TI

= Temperatura de referencia (

C)

Distancia media geométrica

Dmg = h,J Dl2 x 023 x D13

Donde:

Dmg

Dl2, D23, 013

=

Distancia media geométrica

I

l '

••

•

1.20

�·

,, T

•

•

...L

3

I"'

�·

Figura N

3.2 Disposición de conductores

Radio equivalente del conductor

Rs

=--./ ( S/n)

donde:

Rs

= Radio del conductor (mm.)

S

= Sección del conductor (mm

Reactancia inductiva

21

Para la configuración de los cables establecidos se tendrá las

siguientes fórmulas:

X

= 21t.f.L

L

= 2 x Ln (Dm / Rs) / 1000

Donde:

F

= Frecuencia (Hz)

L

= Inductancia de la Red (Hr/Km.)

Dm = Distancia media geométrica (mm)

Rs

= Radio medio geométrico del conductor (mm)

Caída de tensión

Para el cálculo de la caída de tensión en redes de distribución se ha

considerado la siguiente fórmula:

/l. V

= '1 3 . I . L . (R Cos 0 + X Sen 0)

El factor de caída de tensión será:

K

= '1 3 (R Cos 0 + X Sen 0)

Por lo tanto la Caída de tensión considerando los factores de caída de

tensión serán los siguientes:

/l.V

= K3 . I . L

Donde:

/l.V

= Caída de tensión (Volt.)

I

= Intensidad de corriente (Amp.)

L

= Longitud del tramo considerado (Km.)

b ).-

Conductores subterráneos

Condiciones base

•

Cable N2XSY (mm2)

: 185

•

Temperatura máxima permisible

:

90oC

•

Temperatura del suelo

: 20oC .

•

Resistividad Térmica del suelo

:

100 (oC-CM)/w

Condiciones de operación

•

Temperatura ambiente

: 30oC

•

Temperatura del suelo

:

25 oc .

•

Resistividad Térmica del suelo

:

200 ( oC-CM)/w

•

Profundidad de enterramiento

: 0.80m .

•

Distancia entre cables (m )

:0.10

Cuadro N

_{3.1 Factores de corrección}

CALIBRE DEL CONDUCTOR (mm2)

185

Capacidad de Corriente (A)

505

Factor de corrección por temperatura Suelo

0.96

Factor de corrección por Resist . Térmica

0.80

Factor de corrección por distancia entre cables

0.78

Factor corrección profundidad enterramiento

1.01

Factor de corrección total

0.61

Capacidad Corregida (A)

305.54

185

Sección

Mm2

240

Cuadro N

_{3.2 Tabulación de resultados}

TRAMO

TRAMO

Punto

AÉREO SUBTERRÁNEO

Potenc.

(KVA)

15 000

15 000

I (amp.)

378.18

378.18

SI (amp)

378.18

378.18

L(Km)

2.532

2.256

K

(Ohm/Km)

0.5879

0.3669

S (mml)

240

185

V (volt.)

562.94

313.03

SV (volt.)

562.94

875.97

SV (o/o)

2.46

3.50

A continuación se muestran los resultados que son consecuencia de

la aplicación de las fórmulas en base a la distribución de conductores

en las redes del proyecto:

Cuadro N

_{3.3 Conductor AAAC :}

Rec20

_{C R 80}

_C

_Dm

_L

Ohm/Km Ohm/Km mm

mm

Hr/Km

0.142

0.19

1097.42

8.74

0.0010)

5

Cuadro N

_{3.4 Conductor N2XSY:}

X

K30

O/Km

V/(A.Km)

0.3828

0.5879

AAAC 240mm2/N2XSY 185mm2

4.788 Km

.,l

Punto de Alimentación

Diagrama N

_{3.1 Diagrama de carga}

3.2.2

Calculo eléctrico de aisladores

Tensión máxima de servicio

La tensión disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio que debe

tener un aislador no deberá ser menor a:

Para efectos de la selección del nivel de aislamiento se tendrá en

cuenta los factores de corrección de la tensión nominal de servicio:

Ft

=

1

T < 40

C

Ft

=

(273 + t) / 313

T> 40

C

Fh

= 1

H < 1000 msnm

Fh

=

1 + l .25(H - 1000) /10000

H > 1000 msnm

u

= Un x Ft x Fh

Donde:

Ft

=

Factor de corrección por temperatura

Fh

=

Factor de corrección por altura

T

=

Temperatura de operación máxima del conductor

H

=

Altura sobre el nivel del mar (msnm)

Un

=

Tensión Nominal de servicio

(KV)

U

=

Tensión Nominal corregida (KV)

Tensión disruptiva

El Código Nacional de Electricidad Suministro establece los

siguientes requerimientos del nivel de aislamiento:

Para:

Tensión Nominal entre Fases (KV)

Tensión Disruptiva en seco

(KV)

Además se debe de cumplir que:

Us

<0.75 x Up

Donde:

: 22.9

: 74.8

Us

=

Tensión disruptiva en seco a baja frecuencia

(KV)

Up

=

Tensión de perforación dieléctrica a la frecuencia de servicio

Para alta contaminación atmosférica:

Nivel básico de aislamiento

Según el Comité AIEE-EEI-NEMA, el nivel básico de aislamiento

(BJL) estará dada por la formula:

BIL

= 2.25

_x

(2

_x

U)

Donde:

BIL

=

Nivel Básico de aislamiento (KV)

U

=

Tensión Nominal corregida (KV)

Longitud de línea de fuga

L

₌

(m x

U) / (N

x

f> )

Na

₌

(m x U) / (L x

6)

Donde:

L

=

Longitud de línea de fuga (Cm)

m

=

Coeficiente de suciedad

U

=

Tensión nominal corregida (KV)

Na

=

Número de aisladores

o

=

Densidad relativa del aire

Grado de aislamiento

El grado de aislamiento es la relación entre la longitud de la línea de

fuga y la tensión máxima de servicio.

Ga

_{= (L x N) / U}

Donde:

Ga

=

Grado de aislamiento (Cm/KV)

L

= Longitud de línea de fuga (Cm)

N

= Número de aisladores

U

=

Tensión máxima de servicio (KV)

El grado de aislamiento recomendado de acuerdo la zona que

atraviesa la línea es la siguiente:

Zonas grado de aislamiento

Forestales y agrícolas

Industriales y próximas al mar

Industriales y muy próximas al mar

De 1.7 a 3 Cm/KV

De 2.2 a 2.5 Cm/KV

De 2.6 a 3.2 Cm/KV

ldem con fábricas de productos químicos Centrales Term.

Mas de 3 .2 Cm/KV

Tabulación de resultados

A continuación se muestran los resultados que son consecuencia de la

aplicación de las fórmulas en base a la selección de aisladores.

(KV) Tensión Nominal

V

=

22.9

Factor de Corrección por altura

Fh

=

1.00

Factor de Corrección por temperat.

Ft

=

1.13

Tens. Disruptiva (KV)

Nivel básico de aislamiento

Longitud de Línea de Fuga

Línea de fuga aislador Pin (mm)

Uc

=

BIL

=

L

=

Línea de Fuga Aislador Susp. (mm) L

=

74.80

116.22

870

650

N

aisladores tipo Pin

N

aisladores tipo Suspensión

N

0.37 Escogemos N

1

N = 0.49 Escogemos N

1

Grado de Aislamiento

No de aisladores Pin

N

aisladores suspensión

N = 0.59 Escogemos N

1

N = O. 79 Escogemos N

El grado de aislamiento para el N

de aisladores es

Aislador Pin

Ga = 3.37

> 2

aislador de suspensión

Ga

= 2.52 > 2

3.3 Cálculos mecánicos

3.3.1

Calculo mecánico de conductores

Datos técnicos del conductor

• Tipo de Conductor

• Módulo de elasticidad Cu. (Kg./mm

• Coeficiente dilatación lineal Cu. (1/

C)

:AAAC

: 5,700

: 0.000023

• Coeficiente de seguridad

: 2.5

Condiciones de operación

• Velocidad del viento {Kg/hr)

: 94

• Vano de promedio (m)

: 70

• Coef. Presión Viento sobre superf. cilíndricas : 0.0042

• Espesor costra de hielo sobre conductor (mm) : O

a)

Hipótesis consideradas

I . Hipótesis de esfuerzos máximos

Se considera que los máximos esfuerzos o las máximas exigencias

mecánicas en el conductor que se producen en las siguientes

condiciones:

• Temperatura

: IO

C

• Viento

: 94 Km/h

Il.

Hipótesis de esfuerzos diarios

Los esfuerzos diarios están referidos a las condiciones de templado y

de instalación de la línea y a las condiciones normales de operación:

• Temperatura

• Viento

: 20

C

III.

Hipótesis de flecha máxima

31

Se refiere a las condiciones de máximo acercamiento del conductor al

terreno, y se presenta cuando se tiene máxima temperatura.

•

•

Temperatura

Viento

b)

Ecuaciones consideradas

: 40

_C

: Nulo

Se empleará la fórmula de cambio de estado (Ecuación de TRUXA).

cro2

_{[cro2+ &E (t2-tl)-crol+(E/24)((Wrl.d)/(A .crol))}

_{= (E}

/24).((Wr2.d)/A)

Wr = '-1 (Wc + Ph)

+ Pv

Ph = 0.00286. e (D + e)

p =K. y2

Pv =P.D

cro = To/A

f = (Wr . d

(8 . To)

Tol = Tries

Donde:

E

=

Módulo de elasticidad (Kg./mm

d

= Longitud de) vano de regulación {m)

cm

= Esfuerzo unitario del conductor {Kg./mm

8

=

Coeficiente de dilatación linea) 1/{ º C)

t

= Temperatura { º C)

Wc

=

Peso unitario de) conductor (Kg./m)

Wr

=

Carga resultante unitaria del conductor {Kg./m)

Ph

= Peso de la costra de hielo (Kg./m)

Pv

=

Presión unitaria del viento sobre el conductor {Kg./m.)

P

=

Presión del viento {Kg./m

K

=

Coeficiente de presión del viento sobre superf. Cilíndricas.

D

=

Diámetro exterior del conductor (m)

V

=

Velocidad del viento {Km./h)

E

= Espesor de la costra de hielo {mm)

To

₌

Tensión o tiro de) conductor (Kg.)

f

=

Flecha del conductor (m)

Cs

=

Coeficiente de seguridad

Sub índices según hipótesis consideradas:

1

=

Condición inicial

2

=

Condición final

Para verificar que )os valores de templado satisfacen las condiciones

establecidas en la hipótesis en la segunda hipótesis de Esfuerzo

TCD

=

((To2) / Tr). 100

TCD

=

Tensión de cada día (%)

To2 = Tensión o tiro de tem plado (Kg.)

Tr

=

Tiro de rotura del conductor (Kg.)

Resultados

Cuadro N

_{3.5 Resultados de cálculos mecanicos}

Cond. AAAC (mm2)

Velocidad Viento (Km/h)

Esp. Costra Hielo (m m)

p

Pv

Kg/m2

Kg/m

37. 11

0.742

Tensión de cada día %

Vano de regulación (m)

=

=

=

=

240

94

o

Ph

Kg/m

0.000

17.00

70

Cuadro N

_{3.6 calculo de cambio de estado}

CALCULO DE CAMBIO ESTADO

Hipótesis de Hipótesis 1 Hipótesis 11

Cálculo Esfuerzo Templado

Vano regulación (m) 70 70

Peso resultante (Kg/m) 0.987 0.650

Tiro del Cond. (Kg) 1432.8 1143.08

Esfuerzo (Kg/mm2) 5.97 4.76

Flecha (m)

1

Coef. Seguridad 4.69 5.88

Tensión cada día % 21.31 17%

Temperatura

(

_C)

Esfuerzo

(Kg/mm2)

Tiro (Kg)

Vano (m)

30

45

60

Cuadro N

_{3. 7 Tabla de templado del conductor}

TABLA DE TEMPLADO DEL CONDUCTOR

5

10

15

20

25

6.54

5.93

5.33

4.76

4.21

1569.60

1423.20

1279.20

1143.08

1010.40

30

3.71

890.40

FLECHA DEL CONDUCTOR (m)

0.05

0.06

0.06

0.08

0.08

0.11

0.12

0.13

0

.

14

0.17

0.19

0.19

0.21

0.24

0.26

0.30

0.34

70

Básico

0.26

0.29

0.32

0.35

0.41

0.46

85

0.38

0.43

0.47

0.51

0.60

0.68

100

0.53

0.59

0.65

0.71

0.84

0.94

115

0.70

0.78

0.86

0.94

1.1 1

1.24

130

0.90

1.00

1.1 O

1.20

1.41

1.59

145

1.12

1.24

1.37

1.49

76

1.97

160

1.36

1.52

1.67

1.82

2.14

2.40

175

1.63

1.81

2.00

2.18

2.56

2.88

190

1.92

2.14

2.36

2.57

3.02

3.39

205

2.23

2.49

2.74

2.99

3.52

3.95

220

2.57

2.86

3.16

3.44

4.05

4.54

235

2.93

3.27

3.61

3.93

4.62

5. 18

250

3.32

3.70

4.08

4.44

5.23

5.87

3.3.2 Calculo mecánico de estructuras

35

Se analizará los factores que influyen en el cálculo mecánico de las

estructuras, para las condiciones de trabajo establecidas y altitud

máxima de hasta 3,000 m.s.n.m.

Formulas a emplearse

Fuerza del viento sobre el poste

Fvp =(do+ dp) / 2). h. P

dp =dm- ((dm-do)/(h+t)).t

z =

(h / 3) ((dp + 2do)/(dp + do))

Fuerza del viento sobre los conductores

Fvc =P.D. d

Te = 2. To

Mvp = Fvp. z

Mvc = Fvc .1

Mtc = 2. Te . I

M = Mvp + Mvc + Mtc

Fp = M / (h-O.1)

Mvp = Fvp. z

Mvc = Fvc . I . Cos 0 /2

Mtc = Te. l. Sen 0/2

M = Mvp+Mvc+Mtc

Donde:

0

=

Angulo de desviación entre conductores.

Fvp

= Fuerza debido a la acción del viento sobre el poste {Kg)

do

= Diámetro en la punta del poste {m)

dm

= Diámetro en la base del poste {m)

dp

= Diámetro a nivel del piso {m)

h

=

Altura libre del poste {m)

P

= Presión del viento {Kg./m

T

= Longitud de empotramiento {m)

z

=

Altura de aplicación Fza. del viento sobre poste {Kg.)

Fvc

= Fuerza debido a la acción del viento sobre conductor {Kg.)

D

= Diámetro del conductor ( m)

d

= Vano de regulación (m)

Te

=

Tracción del conductor (Kg)

To

= Tensión máxima de trabajo del conductor (Kg.)

Mvp = Momento debido al viento sobre el poste (Kg.-m)

Mvc = Momento debido al viento sobre el conductor {Kg.-m.)

Mtc

= Momento debido a la tracción del conductor (Kg.-m)

= Altura del conductor (m)

M

= Momento resultante (Kg.-m)

h

do

-Fvc

Fvp

)

dm h

h

Diagrama Nº _{3.2 Estructura soporte de conductores}

Fvc

l l l 1

1J

1Tocos0/2

Tosen0/2

o

. Fvp

To

Fig Nº _{3.3 Fuerzas en la estructura}

a) Estructuras de alineamiento

Según la condición de equilibrio, para la configuración establecida

anteriormente se aplicarán las fórmulas anteriores y las siguientes

consideraciones:

Poste de alineamiento

Condiciones Normales

•

_{Cargas permanentes (Peso poste, crucetas, aisladores, ferretería y}

un hombre) + (Peso conductor en un vano gravante igual al vano

medio)

•

Fuerza debido al viento

•

Coeficiente de seguridad : 2.5

Condiciones Anormales

•

_{Cargas permanentes (Peso poste, crucetas, aisladores, ferretería y}

un hombre) + (Peso conductor en un vano gravante igual al vano

medio)

•

Rotura de conductores: se considerará el esfuerzo unilateral

coin::�p(indienle a la

:(

iiuia de un so

l

o conductor, el valor del

esfuerzo de rotura deber<'i con�id�r;.i!�.'.::'. el

c;

c

_{ckl c.;..fi:eun}

,náxi,,10 del conductor.

b) Estructuras de cambio de dirección

39

Según la condición de equilibrio, para la confi

ración establecida

anteriormente se aplicarán las fórmulas anteriores y las siguientes

consideraciones:

Condiciones de operación

Condiciones Normales

•

Cargas permanentes (Peso poste

,

crucetas, aisladores, ferretería y

un hombre)+ (Peso conductor en un vano gravante igual al vano

medio)

•

Fuerza resultante del án

lo, se tendrá en cuenta el esfuerzo

resultante de las tracciones de los conductores, el esfuerzo a

considerarse será el de las condiciones rnas críticas

e

s

<let:ir el

c:1lct!hdu en h! h

ipót

e

s

i

s

l del c:�lc::lo mecánico de conductores

.

•

Fuerza dehido al viento

•

Coeficiente de seguridad : 2.5

Condiciones Anonnale�

•

medio)

Rotura de conductore

s

.

,.

l l ºi: t�'-i'' '111 _'!�!!!r-" . ! �. :

.

,

esfuerzo de rotura deberá considerarse el 50 % del esfuerzo

máximo del conductor.

•

Coeficiente de seguridad : 2.0

Postes de anclaje

Según la condición de equilibrio correspondiente se tiene:

Condiciones de operación

Condiciones Normales

•

Cargas permanentes (Peso poste, crucetas, aisladores, ferretería y

un hombre) + (Peso conductor en un vano gravante igual al vano

medio)

•

Fuerza debido al viento

•

Coeficiente de seguridad : 2.5

Condiciones Anormales

•

_{Cargas permanentes (Peso poste, crucetas, aisladores}

_,

_{ferretería y}

un hombre) + (Peso conductor en un vano gravante igual al vano

medio)

•

_{Desequilibrio de tracciones: Se considerará un esfuerzo}

equivalente al 50 % de las tracciones unilaterales de los

conductores, distribuidas en el eje del poste a la altura de fijación

41

•

Rotura de conductores: se considerará el esfuerzo unilateral

correspondiente a la rotura de un solo conductor, el valor del

esfuerzo de rotura deberá considerarse el 50 % del esfuerzo

máximo del conductor.

•

Coeficiente de seguridad : 2.0

d) Postes terminales

Según la condición de equilibrio. Diagrama N

3.4 se tiene:

Condiciones de operación

Condiciones Normales

•

_{Cargas permanentes (Peso poste, crucetas, aisladores, ferretería y}

un hombre)+ (Peso conductor en un vano gravante igual al vano

medio)

•

Fuerza debido al viento

•

Desequilibrio de tracciones, se considerará un esfuerzo

equivalente al 100 % de las tracciones unilaterales de todos los

conductores, aplicados en el punto de fijación del correspondiente

conductor al poste.

Condiciones Anormales

•

Cargas permanentes (Peso poste, crucetas, aisladores, fe

etería y

un hombre) + (Peso conductor en un vano gravante igual al vano

medio)

•

Rotura de conductores: En este caso al romperse un conductor,

disminuye la solicitación de esfuerzo en el poste, por lo que no se

toma en cuenta.

•

Coeficiente de seguridad : 2.0

e) Fabulación de resultados

Cond. AAAC (mm2) =

Poste

H

m

Do

m

dm

m

=

Dp

m

240

14/400

t

m

14

0.180

0.435

0.404

1.7

Vano

(m)

30

45

60

70

85

100

115

130

145

160

175

190

205

220

235

250

Cuadro N

_{3.7 Fuerza en la punta del poste en Kg.}

Angulo en

o

3

5

15

30

45

119.10

322.91

458.68

1134.92

2132.32

3094.24

149.35

353.15

488.91

1164.91

2161.54

3122.19

179.60

383.39

519.13

1194.90 2190.76

3150.14

199.77

403.55

539.28 1214.90 2210.24 3168.77

230.02

433.79

569.50

1244.89

2239.46

3196.72

260.27

464.03

599.72

1274.88

2268.68

3224.66

290.52

494.27

629.94

1304.87

2297.90

3252.61

320.77

524.51

660.16

1334.87

2327.12

3280.56

351.02

554.75

690.39

1364.86

2356.34

3308.51

381.28

584.99

720.61

1394.85

2385.56

3336.46

411.53

615.23

750.83

1424.84

2414.78

3364.41

441.78

645.47

781.05

1454.83

2444.00

3392.35

472.03

675.71

811.27

1484.83

2473.22

3420.30

502.28

705.95

841.50

1514.82

2502.44

3448.25

532.53

736.19

871.72

1544.81

2531.66

3476.20

562.78

766.43

901.94

1574.80

2560.88

3504.15

En alineamiento se utilizarán postes 400 Kg.

es

=

2.00

En fin de línea se utilizarán postes de 400 Kg.

es

=

2.00

3.3.3 Calculo mecánico de crucetas

Se calcularán las cargas en todos los ejes de la cruceta a usar en la

línea, los diagramas de carga utilizados son los siguientes:

Carga vertical

T T

•

_J

cL

_

---J....:

O::._,_l

¡

_

<Q---

O. 11>< ¡-- O 65

-+--

r

1

'

1.50 ---,

1

Figura Nº _3.5

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE PARA CALCULO DE CRUCETA

P

= d . Wo 1

+

Pe

+

Pe

Donde:

P

= Carga vertical (Kg)

d

= Vano (m)

Wol = Peso resultante del conductor (Kg/m)

Pe

= Peso de la cruceta (Kg)

Pe

= Peso de aisladores y equipo (Kg)

a)

Carga longitudinal

L

= 2 x To x Sen (a12)

+

2xPv x D x d x Cos (a12)

L

=

Carga Longitudinal (Kg)

To 1

=

Esfuerzo máximo del conductor (Kg)

a

=

Angulo de la línea

Pv

=

Presión del viento (Kg/m

D

= Diámetro del conductor (m)

d

= Vano

(m)

b) Carga transversal

45

La cruceta deberá resistir una carga transversal desequilibrada a la cual

quede expuesta, con un tiro del conductor desequilibrado no menor de

320

Kg.

T

=Tol

Donde:

T

=

Carga Transversal (Kg)

To 1

=

Esfuerzo máximo del conductor (Kg)

c)

Fabulación de resultados

Cond. AAAC (mm2)

Cruceta

=

d

=

70

m.

Wr l

=

0.987

Kg/m

Tol

=

1432.8

Kg

=

_0.742

_Kg/m

=

_0.02

_m.

p

=

169.09

T

=

_1,432.8

o

L

es

o

Grados

_K!?

Grados

103.91

5.77

15

2

153.90

3.90

20

228.80

2.62

25

10

353.27

1.70

30

3.3.4

calculo mecánico de la cimentación

L

K2

477.05

599.94

721.67

842.04

es

1.26

1.00

0.83

0.71

Para el cálculo de la cimentación de las estructuras se hará uso del

método de Valenci.

La cimentación será con concreto ciclópeo a fin de dar estabilidad a

las estructuras o soportes cuando estos se encuentran sometidos a

esfuerzos anormales, deben tener las dimensiones adecuadas a fin de

que el momento de volteo nunca supere al momento resistente.

Formulas empleadas

En la condición de equilibrio se tiene:

Mac < Mr

Mr = (P/2).(a-{4P/(3.b .cr)}]+R.b(t+0.J0)

P

=

Pp + Pz + Pe + Pa + Pm

Pm = (Vm - Vtc). ó

Vtc

=

(t / 3) (Am + Ap + 'Í(Am . Ap) )

Vm = a . b.

(t + 0.1)

Donde:

Mac

= Momento actuante (Kg.-m)

Mr

= Momento resistente (Kg.-m)

F

= Fuerza en la punta (Kg)

H

= Altura libre del poste (m)

T

= Empotramiento del poste (m)

P

= Peso del conjunto

a

= Presión máx. Admisible del terreno (Kg.-m

R

=

Coeficiente de compresibilidad (Kg./m

a,b

= Dimensiones del macizo (m)

Pp

= Peso del poste (Kg)

Pz

=

Peso de la cruceta (Kg)

Pe

=

Peso del conductor (Kg)

Pa

= Peso de aisladores y accesorios (Kg)

Pm

= Peso del macizo (Kg.)

Vm

=

Volumen del macizo (m

Vtc

= Volumen troncocónico del poste (m

Fp

h H

t

a

Diagrama Nº _{3.6 Cuerpo libre para cimentacion}

h H