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UIVERSIDAD SIM BOLVARDECAATO DE ESTUDIOS PROFESIOALES

COORDIACI DE IGEIERA ELCTRICA

OPCI COSTRUCTIVA DE LEAS AREAS DE DISTRIBUCI, PARAELIMIAR RIESGOS POR COTACTO ELCTRICO

Por:

ROBERTO C. BORGES R.

IFORME DE PASATA

Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvarcomo requisito parcial para optar al ttulo de

Ingeniero Electricista

Sartenejas, Abril de 2009

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COORDIACI DE IGEIERA ELCTRICA

OPCI COSTRUCTIVA DE LEAS AREAS DE DISTRIBUCI, PARA

ELIMIAR RIESGOS POR COTACTO ELCTRICO

Por:


Realizado con la asesora de:

Tutor Acadmico: JUAN C. RODRIGUEZ F.

Tutor Industrial: JOAQUN E. PREZ E.

INFORME DE PASANTAPresentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar

como requisito parcial para optar al ttulo de

Ingeniero Electricista

Sartenejas, Abril de 2009

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COORDIACI DE __________________

ACTA DE EVALUACI DEL PROYECTO DE GRADOCDIGO DE LA ASIGNATURA: EP FECHA: ___/___/______

ESTUDIANTE: CARNET:

TTULO DEL TRABAJO:

TUTOR: Prof.CO-TUTOR: Prof.

JURADO: Profs.APROBADO: REPROBADO:

OBSERVACIONES:

El Jurado considera por unanimidad que el trabajo es EXCEPCIONALMENTE BUENO:SI: NO: En caso positivo, justificar razonadamente:

Jurado Jurado

Tutor Acadmico

Co-Tutor Juradoota: Colocar los sellos de los respectivos Departamentos. Para jurados externos, usar sello dela Coordinacin

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OPCI COSTRUCTIVA DE LEAS AREAS DE DISTRIBUCI, PARA

ELIMIAR RIESGOS POR COTACTO ELCTRICO

POR


RESUME

El crecimiento no controlado de la poblacin y por ende de las viviendas, en zonas

populosas de la ciudad de Caracas, ha trado como consecuencia, que en muchos de los circuitos

de distribucin servidos por la C.A. La Electricidad de Caracas, aparezcan, cada vez con ms

frecuencia, situaciones de riesgo elctrico por la cercana de las lneas areas de media tensin a

estructuras civiles (viviendas). En muchos casos, las estructuras elctricas normalizadas por laempresa, no presentan las caractersticas necesarias para resolver estos problemas de manera

eficiente. Es por esta razn, que en el presente trabajo se plantea una alternativa constructiva de

lneas areas de distribucin, orientada a eliminar situaciones de riesgo por contacto elctrico. Se

sugiere entonces, el uso de un procedimiento de suspensin de los conductores de fase, que emula

el sistema de entrega de energa que se utiliza en los trolebs, en el que los conductores son

suspendidos en guayas dispuestas sobre postes colocados a cada lado de la va. De esta manera,

se sustituyen las tpicas estructuras de crucetas. Para esto, es necesario conformar una cadena de

aisladores polimricos en la que se suspendern los conductores de fase. Para tal fin, fue

necesario el diseo de un herraje de acero para la unin, en forma consecutiva, de dos de estos

aisladores. En primer lugar, se presentan los resultados obtenidos para el estudio de factibilidad

tcnico del nuevo esquema, en el que se toman en cuenta los esfuerzos transversales, verticales y

longitudinales a los que se vern sometidos los postes, debido a la nueva configuracin de

conductores. Por ltimo, se realiza una descripcin detallada del diseo del herraje de unin de

aisladores y se presentan resultados de simulaciones de esfuerzos y deformacin realizadas a la

pieza mediante herramientas computacionales.

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v

Dedicado a:Dedicado a:Dedicado a:Dedicado a:Mis padres: Mara Russo e Ignacio Borges

Mis hermanos: Roberlyn Borges y ngel Zambrano

Mi abuela Rosala y mis tios Jess y Emilio Russo

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AGRADECIMIETOS

Gracias

A Dios, porque aunque no me acuerde mucho de l, siempre ha estado all para apoyarme

en los momentos difciles.

A mis padres, por haberme motivado a perseguir los sueos, a seguir el camino hacia el

xito y por darme su amor y comprensin en todo momento.

A mis compaeros y amigos con los que crec tanto en lo personal como en lo profesional:

Hector Quionez, Cioran Garca, Rafael Rozo, Rafael Tito Tejera, Gary Mndez, Javier

Gmez, Gabriela Rodrguez, Paola Domnguez, Pedro Quijada y Anglica Ray.

Al Prof. Juan Carlos Rodrguez, mi tutor y amigo. Por siempre estar disponible para

brindarme apoyo y supervisar mis ltimos pasos en la carrera.

Al Ing. Joaqun Prez, por ser mi gua en la empresa y por siempre tender una mano

amiga para resolver los problemas que se presentaron en el camino.

A los supervisores del Departamento de Mantenimiento de Lneas Areas, regin Este de

la C.A. La Electricidad de Caracas: Pedro Rodrguez, Humberto Cisneros y ngel Daz. Sin suayuda, este trabajo no hubiese sido posible.

Finalmente, un agradecimiento muy especial a dos amigos que con sus habilidades

particulares, fueron fundamentales en la culminacin de este proyecto: Salvador Suniaga y

Vicente Pinto.

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IDICE GEERAL

INTRODUCCIN ........................................................................................................................... 1

CAPITULO 1 .................................................................................................................................. 5

C.A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS ............................................................................... 5

1.1. HISTORIA .................................................................................................................... 5

1.2. MISIN Y VISIN ...................................................................................................... 6

CAPITULO 2 .................................................................................................................................. 7

FUNDAMENTOS TERICOS .................................................................................................. 7

2.1. RIESGO ELCTRICO ..................................................................................................... 7

2.2. DESCARGA ELCTRICA .............................................................................................. 7

2.3. QUEMADURAS POR CONTACTO, ARCO ELCTRICO O CHISPAS ................... 10

2.4. IMPACTO DE OBJETOS DESPRENDIDOS O CADAS DE PERSONAS, DEBIDOA RFAGAS DE AIRE DERIVADAS DE LOS ARCOS ELCTRICOS ......................... 11

2.5. DISTANCIAS MNIMAS .............................................................................................. 12CAPITULO 3 ................................................................................................................................ 15

SELECCIN DE OPCIONES .................................................................................................. 15

3.1. ESQUEMAS DE DISTRIBUCIN NORMALIZADOS POR LA C.A. LAELECTRICIDAD DE CARACAS [6] .................................................................................. 16

3.2. CABLES NORMALIZADOS POR LA C.A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS [7,8, 9, 10] .................................................................................................................................. 19

CAPITULO 4 ................................................................................................................................ 24

SOLUCIN PROPUESTA ....................................................................................................... 24

4.1. DESCRIPCIN DEL DISEO ..................................................................................... 26

4.2. FACTIBILIDAD TCNICA .......................................................................................... 28

4.3. LA CADENA DE AISLADORES ................................................................................. 57

CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 75

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS .......................................................................................... 80

APENDICES ................................................................................................................................. 82

APENDICE 1. CALCULO MECANICO DE CONDUCTORES ............................................ 82

APENDICE 2. CARACTERSTICAS DE CABLES Y CONDUCTORES ............................. 86

APENDICE 3. REACCIONES TRRANVERSALES Y LONGITUDINALES SOBRE LOSPOSTES ..................................................................................................................................... 87

APENDICE 4. EFECTO DEL VIENTO SOBRE LOS POSTES ............................................. 90

APENDICE 5. OSCILACIN DE LA CADENA DE AISLADORES .................................... 92

APENDICE 6. CARACTERSTICAS FSICAS DE LOS POSTES DE DISTRIBUCIN DETRES SECCIONES ................................................................................................................... 97

APENDICE 7. VANO GRAVANTE ...................................................................................... 102

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APENDICE 8. CARGA CRTICA VERTICAL SOBRE POSTES ....................................... 106

APENDICE 9. TIPOS DE RETENIDAS ................................................................................ 108

APENDICE 10. EFECTO DE LA FUERZA VERTICAL PRODUCIDO POR LA RETENIDATIPO POSTE-ANCLA [10] .................................................................................................... 113

APENDICE 11. CARCTERSTICAS DE LOS AISLADORES POLIMRICOS ............. 115

APENDICE 12. DISTANCIAS MNIMAS EN AIRE POR TENSIONES SOPORTADAS AIMPULSOS TIPO RAYO NORMALIZADOS [19] .............................................................. 116

APENDICE 13. CARACTERSITCAS DE LA GRAPA DE SUSPENSIN ....................... 117

APENDICE 14. CARACTERSTICAS DEL ACERO 1045 .................................................. 118

ANEXO 15. PLANOS DE LAS PIEZAS DEL HERRAJE DE UNIN ................................ 119

APNDICE 16. RECOMENDACIONES ............................................................................... 123

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IDICE DE TABLAS

Tabla 2. 1. Rangos de corrientes y efectos sobre un humano de 68 Kg. IEEE Std 902-

1998 [1] ........................................................................................................................................... 8

Tabla 2. 2. Resistencia del cuerpo humano en ohmios (). IEEE Std 1048-1990 [2] ..... 9Tabla 2. 3. Distancias horizontales entre cables o conductores y estructuras civiles ................... 12

Tabla 2. 4. Distancias verticales de cables o conductores sobre tierras, calles, carreteras y

estructuras civiles .......................................................................................................................... 13

Tabla 4. 1. Material y calibres de conductores para lneas areas normalizados por la C. A.

La Electricidad de Caracas ............................................................................................................ 28

Tabla 4. 2. Hiptesis de Carga utilizados por la C.A. La Electricidad de Caracas [13] .... 30

Tabla 4. 3. Tabla de tensado para conductor de aluminio 6201 denudo calibre 1/0.......... 31

Tabla 4. 4. Tabla de tensado para conductor de aluminio 6201 denudo calibre 4/0.......... 31

Tabla 4. 5. Tabla de tensado para conductor de aluminio 6201 con aislamiento de XLPE

calibre 1/0 ...................................................................................................................................... 31

Tabla 4. 6. Tabla de tensado para conductor de aluminio 6201 con aislamiento de XLPE

calibre 1/0 ...................................................................................................................................... 32

Tabla 4. 7. Longitud de conductor, ngulo de incidencia y peso en punto de sujecin para

vanos con conductor de aluminio 6201 desnudo calibre 1/0 ......................................................... 33

Tabla 4. 8. Longitud de conductor, ngulo de incidencia y peso en punto de sujecin paravanos con conductor de aluminio 6201 desnudo calibre 1/0 ......................................................... 33


vanos con conductor de aluminio 6201 con aislamiento de XLPE calibre 1/0 ............................. 34


vanos con conductor de aluminio 6201 con aislamiento de XLPE calibre 4/0 ............................. 34

Tabla 4. 11. Fuerzas longitudinales y transversales en poste para conductores 1/0

desnudos ........................................................................................................................................ 37

Tabla 4. 12. Fuerzas longitudinales y transversales en poste para conductores 4/0

desnudos ........................................................................................................................................ 38

Tabla 4. 13. Fuerzas longitudinales y transversales en poste para conductores 1/0 forrados

....................................................................................................................................................... 38


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IDICE DE FIGURAS

Figura 1. Condicin de riesgo por cercana de lnea de MT a vivienda

......................................................................................................................................................... 2

Figura 2. 1. Relacin entre la tensin y la resistencia del cuerpo humano. IEEE Std 1048-1990 [2] ........................................................................................................................................... 9

Figura 3. 1. Estructura horizontal de cruceta sencilla en bandera para ngulos de entre 0 y

8. C.A. La electricidad de Caracas. Normas de Ingeniera. Estructuras normalizadas [6] ........ 16

Figura 3. 2. Estructura horizontal de cruceta doble en bandera para ngulos de entre 8 y

28 .................................................................................................................................................. 16

Figura 3. 3. Estructura horizontal de dos crucetas en bandera para ngulos de entre 8 y

28 .................................................................................................................................................. 17

Figura 3. 4. Estructura vertical de cruceta sencilla para ngulos de entre 0 y 8 ........... 17

Figura 3. 5. Vista de planta de estructura vertical con amarre en aisladores cermicos para

ngulos mayores a 28 ................................................................................................................... 18

Figura 3. 6. Estructura en triangulo de cruceta doble para ngulos entre 0 y 28 ............ 18

Figura 3. 7. Variacin de la estructura en triangulo de cruceta doble para ngulos entre

28 y 60 ........................................................................................................................................ 18

Figura 3. 8. Detalle de la composicin del cable con aislamiento de XLPE. C.A. La

electricidad de Caracas. Normas de Ingeniera. Especificacin para cables de aleacin dealuminio 6201 [9] .......................................................................................................................... 21

Figura 3. 9. Detalle de la composicin del cable de cobre con aislamiento de XLPE.

C.A. La electricidad de Caracas. Normas de Ingeniera. Especificacin para cables de cobre de

15KV [10] ...................................................................................................................................... 22

Figura 3. 10. Cable enjanglado en circuito de media tensin. SAYAGO, Jos A.

Esquema de distribucin area para la reduccin de accidentes por contacto con lneas

energizadas. [5] .............................................................................................................................. 22

Figura 4. 1. Lnea Tranviaria en Pozuelo de Alarcn. Espaa [12] ................................... 24

Figura 4. 2. Curva de una lnea de Trolebs suspendida en una guaya en la ciudad de

Mrida ............................................................................................................................................ 25

Figura 4. 3. Vista general de una lnea de Trolebs suspendida en guayas sobre postes

sucesivos en la ciudad de Mrida .................................................................................................. 26

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Figura 4. 4. Lnea de media tensin suspendida en cadenas de aisladores sobre guayas

portantes ........................................................................................................................................ 27

Figura 4. 5. Composicin de la cadena de aisladores a utilizar ......................................... 27

Figura 4. 6. Detalle de la incidencia del conductor en el punto de fijacin ....................... 32

Figura 4. 7. Diagrama de cuerpo libre de la guaya portante .............................................. 36Figura 4. 8. Diagrama de cuerpo libre de la guaya portante bajo situacin de oscilacin de

la cadena de aisladores .................................................................................................................. 43

Figura 4. 9. Vanos desnivelados ........................................................................................ 50

Figura 4. 10. Retenida tipo poste-ancla con guaya de retencin de acero galvanizado..... 53

Figura 4. 11. Lnea de media tensin suspendida en cadena de aisladores sobre una guaya

portante .......................................................................................................................................... 57

Figura 4. 12. Detalle de la composicin de la cadena de aisladores .................................. 57

Figura 4. 13. Distancia de aislamiento entre fases ............................................................. 59

Figura 4. 14. Ensamblaje del herraje de unin .................................................................. 61

Figura 4. 15. Ncleo del herraje de unin ......................................................................... 62

Figura 4. 16. Dos de las rotaciones prohibidas por el ncleo ............................................ 63

Figura 4. 17. Rotacin con respecto al eje del perno, prohibida por el ncleo del herraje 63

Figura 4. 18. Buje del herraje de unin ............................................................................. 64

Figura 4. 19. Buje dentro del ncleo .................................................................................. 64

Figura 4. 20. Detalle de la placa base ................................................................................ 65Figura 4. 21. Disposicin de la placa base ......................................................................... 65

Figura 4. 22. Disposicin final del herraje de unin .......................................................... 66

Figura 4. 23. Arreglo herraje aisladores, utilizado para la simulacin de esfuerzos ...... 67

Figura 4. 24. Condicin de mallado de 6mm para el conjunto herraje aisladores .......... 68

Figura 4. 25. Resultado de la simulacin de esfuerzo sobre el conjunto herraje - aisladores

....................................................................................................................................................... 68

Figura 4. 26. Deformacin total del conjunto herraje - aisladores .................................... 69

Figura 4. 27. Resultado de la simulacin de esfuerzo mximo sobre el ncleo ................ 70

Figura 4. 28. Resultado de la simulacin de esfuerzo mximo sobre el buje .................... 71

Figura 4. 29. Resultado de la simulacin de esfuerzo mximo sobre el perno .................. 71

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LISTA DE ABREVIATURAS

%Tr Porcentaje de la tensin de ruptura del conductor.

Grados.

C Grados centgrados.

A Ampere.

A Longitud del vano real.

ARVIDAL Conductor de aluminio con aleacin 6201.

AWG American Wire Gauge. Estndar americano para calibres de conductores.

BIL Basic Insulation Level.

C Calor especfico del acero.

C.A. Compaa Annima.

CFO Critical Flashover.

Cm Centmetro.

COVENIN Comisin Venezolana de Normas industriales.

D Distancia de anclaje.

D Distancia mnima en aire

De Desnivel entre postes consecutivos.

DEXT Dimetro externo.

DINT Dimetro interno.

Dp Dimetro de cada seccin del poste.

E Modulo de elasticidad lineal.

Ec Esfuerzo en cumbre.

EDC Electricidad de Caracas.

F Flecha.

Fcr Fuerza crtica vertical.

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Fvp Fuerza del viento en cada seccin del poste.

Fvtp Fuerza de viento total en la posteadura.

Fx Fuerzas transversales.

Fxa Fuerza transversal en el poste A.

Fxb Fuerza transversal en el poste B.

Fya Fuerza horizontal en el poste A.

Fyb Fuerza horizontal en el poste B.

H Altura de aplicacin de la carga sobre el poste.

Hc Diferencia de alturas entre el punto de aplicacin de la carga y el punto desuspensin de la cadena de aisladores sobre la guaya portante.

I Inercia.

Icc Corriente de cortocircuito.

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers.

K Kelvin.

Kcmil Mil circular mils.

Kg Kilogramo.

Km Kilmetro.

KV Kilovoltio.

L Longitud libre del poste.

L1 Longitud del vano ficticio.

Lc Longitud del conductor.

LLDPE Resina de polietileno de baja densidad lineal.

Lp Longitud de cada seccin del poste.

M Momento.

m Metros cuadrados.

mA Miliampere.

Me Momento estabilizante.

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Mm Milmetros

mm Milmetros cuadrados.

MPa Mega Pascales.

Mv Momento de volcamiento.

MVA Mega Voltioampere.

N Poste normal.

NESC National Electric Security Code.

c Dimetro del conductor.

Pf Profundidad de la fundacin.

Phm Presin de viento bajo viento mximo sostenido por 5 minutos.

Prom Promedio.

Pt Peso del poste.

Pv Presin de viento.

R Poste reforzado.

Rad Radianes.

S Separacin horizontal entre la cadena de aisladores y el conductor de neutro.

S Seccin neta del herraje.

T Tensin longitudinal del conductor.

T. Hip Tensin de hiptesis de carga.

T1 Tensin mecnica del conductor en condicin inicial.

T2 Tensin mecnica del conductor en condicin final.

Ta Tensin resultante en el soporte.

Tcc Tiempo de cortocircuito.

Tg Tensin mecnica de la guaya de retenida.

TR-XLPE Polietileno Reticulado con retardante a la arborescencia.

Tv Fuerza vertical en el poste debido a la retenida.

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2 Temperatura ambiental en condicin final.

a Temperatura ambiente.

f Temperatura final del herraje.

fi ngulo de oscilacin a frecuencia industrial.

fimax ngulo mximo de oscilacin a frecuencia industrial.

o Temperatura inicial del herraje

ngulo de rozamiento del terreno.

a Resistividad del acero.

t Coeficiente de empuje del terreno.

Resistencia a la traccin del acero.

a Densidad del acero.

e Desviacin estndar.

Ohmios.

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Figura 1. Condicin de riesgo por cercana de lnea de MT a vivienda

La C.A. La Electricidad de Caracas, ha realizado ajustes a sus redes con la finalidad de

minimizar estas situaciones de peligro utilizando estructuras actualmente normalizadas por la

empresa. Sin embargo, la complejidad de la distribucin geogrfica de las zonas de crecimiento

no controlado hace que, en muchos casos, la aplicacin de dichas estructuras no sea suficiente

para eliminar los problemas.

Una de las iniciativas de la C.A. La Electricidad de Caracas para solventar situaciones de

riesgo, ha sido la de sustituir conductores desnudos en puntos peligrosos por cables con

aislamiento de polietileno reticulado XLPE comnmente llamados forrados. No obstante, en

los puntos de riesgo, se concentran campos elctricos que en poco tiempo daan el aislamiento y

por ende la situacin seguir siendo la misma, una vez que el aislamiento se deteriore.

En el mercado actual existen soluciones innovadoras a estos inconvenientes pensadas

principalmente para zonas boscosas. En estos esquemas, conocidos como Lneas Compactas, se

sustituyen las estructuras tpicas con crucetas de dos metros de longitud, por un sistema de

distribucin primaria suspendido en un hilo mensajero de alta resistencia mecnica, por medio de

espaciadores. El mensajero sirve como apantallamiento contra descargas atmosfricas, slocuando se dispone de una adecuada puesta a tierra, adems, se utiliza como neutro en los sistemas

estrellas puestos a tierra. El material de los espaciadores est coordinado elctricamente con la

cubierta del conductor, evitndose la distorsin del campo elctrico. El uso del mensajero y los

espaciadores que soportan el cable, permiten una configuracin de conductores con poca

distancia entre fases, sin ningn problema asociado al contacto entre las mismas. [5]

Indicadores de ries o

Condicin de ries o

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por aisladores polimricos unidos a travs de un herraje de acero, especialmente diseado para

esta aplicacin.

Es por esta razn, que luego de realizar una descripcin detallada del herraje, se exhiben

los resultados de simulaciones de esfuerzos mecnicos y deformacin, para verificar el correcto

diseo de la pieza.Por ltimo, se plantea la posibilidad de falla del herraje por fundicin del material, en el

caso de que a travs de ella circulara una corriente de falla. Se plantea un posible escenario de

corriente de cortocircuito y se comprueba si la temperatura que se alcanza en esta condicin es o

no suficiente como para fundir el material.

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12.245Km de lneas areas y 4.687Km de lneas subterrneas conectadas a 73 subestaciones de

distribucin, teniendo as un rea electrificada de 1.769Km2.

1.2. MISI Y VISI

MISILa Electricidad de Caracas es una empresa del estado venezolano, dedicada a proveer el

mejor servicio elctrico y comprometida a satisfacer las expectativas de sus clientes, trabajadores

y accionistas, contribuyendo as a elevar la calidad de vida de la sociedad venezolana.

VISI

Ser una empresa reconocida nacional e internacionalmente como lder innovador,

proveedora de un servicio elctrico de alta calidad, con personal y tecnologas excelentes,

financieramente slida y factor fundamental del sector elctrico venezolano. Para de esta forma,

ofrecer un servicio de energa elctrica de manera continua, eficiente, no discriminatoria y dentro

de los parmetros de calidad y atencin que establece la Ley Orgnica de Servicio Elctrico.

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CAPITULO 2

FUDAMETOS TERICOS

2.1. RIESGO ELCTRICO

En esta seccin se pretenden mostrar las posibles consecuencias del contacto entre

personas y conductores o estructuras energizadas en media tensin.

La IEEE Std 902-1998 [1] define el riesgo elctrico como el peligro que puede resultar de

la impropia disposicin fsica de equipos e instalaciones elctricas, muchas veces llamadas

condiciones inseguras o condiciones de riesgo. En este sentido, el riesgo elctrico tambin se

refiere a las lesiones que se pueden derivar de acciones descuidadas e inadvertidas, muchas veces

por desconocimiento de las personas, tambin conocidas como actos inseguros. Lo antes

mencionado implica que los riesgos elctricos afectan tanto a las personas como a las

instalaciones civiles y elctricas.

Esencialmente, existen 3 tipos de lesiones que pueden resultar del contacto directo o

indirecto con instalaciones elctricas energizadas:a)

Descarga o choque elctrico.

b)

Quemaduras por contacto directo, arco elctrico o chispas.

c)

Cadas o impactos de objetos desprendidos, debido a rfagas de aire derivadas de los

arcos elctricos en condicin de falla.

2.2. DESCARGA ELCTRICA

El riesgo elctrico al cul la mayora de las personas estn expuestas, es la descarga a

tierra de electricidad a travs del cuerpo, debido al contacto con partes energizadas de

instalaciones elctricas o conductores.

El efecto de las descargas elctricas sobre el cuerpo humano se puede materializar de las

siguientes maneras:

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a) Corrientes pequeas de unos pocos miliamperios que circulen a travs del corazn

pueden ser suficientes para causar interrupcin de las seales elctricas que utiliza el mismo para

funcionar normalmente. Niveles de tensin de apenas 50V conjugado con un bajo valor de

resistencia de la piel y una corriente fluyendo a travs del pecho puede causar fibrilacin e

incluso la muerte.b) La descarga elctrica puede daar tejido humano externo (piel) cuando la corriente

entra y sale del cuerpo. Internamente, la misma consigue deteriorar los rganos que se encuentren

en su camino. El grado de dao es dependiente de la intensidad, el tipo y la duracin del contacto

y la va que siga la corriente a travs del cuerpo.

c) El choque elctrico produce contraccin muscular involuntaria. Esto ocasiona que una

persona en contacto con alguna parte energizada de una instalacin no sea capaz de soltarse

causando una descarga continua.

Una visin ms detallada del efecto que puede generar una descarga elctrica a travs del

cuerpo humano es presentada en la tabla 2.1.

Tabla 2. 1. Rangos de corrientes y efectos sobre un humano de 68 Kg. IEEE Std 902-1998 [1]

Corriente a 60Hz Fenmenos Fisiolgico Sensacin o Incidencia

< 1mA

1mA

1 - 3mA3 10mA

10mA

30mA

75mA

250mA

4A

Ninguno

Umbral de Percepcin

Umbral de prdida de control de

brazos

Parlisis respiratoria

Umbral de fibrilacin (0,5% de la

poblacin adulta)

Umbral de fibrilacin (99,5% de la

poblacin adulta)

Umbral de parlisis del corazn (sin

fibrilacin)

Imperceptible

Sensacin suaveSensacin de dolor

Imposibilidad de relajacin de los

msculos de las manos

Ceseo de la respiracin

(frecuentemente fatal)

Accin descoordinada del corazn

(probablemente fatal)

Accin descoordinada del corazn(probablemente fatal)

El corazn se detiene durante el

paso de la corriente. En descargas

cortas, el corazn puede reiniciar

el bombeo luego de la interrupcin

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> 5A Quemadura de tejidos internos y

externos

de la corriente.

Fatal si algn rgano vital es

quemado

Como se mencion anteriormente, el efecto de la descarga elctrica depende de lacantidad y el camino de la corriente a travs del cuerpo. A la vez, esta corriente es relativa a la

tensin aplicada y la resistencia del camino de la misma en el cuerpo.

En este sentido, la IEEE Std 1048-1990 [2] indica que la resistencia del cuerpo humano

consiste de dos resistencias en serie: la resistencia interna del cuerpo y la resistencia de la piel. La

resistencia interna del cuerpo usualmente se considera como de 500. A su vez, la resistencia de

la piel toma valores bastante diferentes entre personas y es ampliamente minimizada mediante

varios factores como por ejemplo la humedad. En la tabla 2.2, se presentan los valores de

resistencia del cuerpo propuestos en la norma antes mencionada.

Tabla 2. 2. Resistencia del cuerpo humano en ohmios (). IEEE Std 1048-1990 [2]

Mano a Mano Mano a Pie

Seco Hmedo Hmedo

Mxima

Mnima

Promedio

13500

1500

4838

1260

610

865

1950

820

1221

En cuanto a la dependencia de la resistencia del cuerpo a los niveles de tensin, la figura

2.1., muestra la relacin entre dichas variables.

Figura 2. 1. Relacin entre la tensin y la resistencia del cuerpo humano. IEEE Std 1048-1990 [2]

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10

En la figura 2.1., se puede observar que la impedancia interna del cuerpo humano

disminuye a valores por debajo inclusive de los 1000 para tensiones de entre 400V y 500V. La

tendencia de la curva sugiere resistencias muy pequeas para niveles altos de tensin, como por

ejemplo los 12,47KV que se utilizan en la mayora de los circuitos de distribucin de la C.A. La

electricidad de Caracas.

QUEMADURAS POR COTACTO, ARCO ELCTRICO O CHISPAS

Muchas personas han experimentado descargas elctricas de baja intensidad sin

consecuencias serias y en muchos casos esto hace que se tiendan a menospreciar y desconocer las

consecuencias que las descargas elctricas pudiesen acarrear. Lo que la mayora de las personas

desconoce, es que aproximadamente la mitad de las lesiones serias debidas a descargas elctricas

implican quemaduras.

Estas quemaduras no slo incluyen las derivadas del contacto directo con la instalacin

energizada, sino que tambin incluyen quemaduras por radiacin bajo la existencia de arco

elctrico que resulta de cortocircuitos debidos a malos contactos elctricos o fallas de

aislamiento.

Diferentes estudios han determinado que las temperaturas alcanzadas por el arco elctrico

se encuentran alrededor de 4 veces la temperatura de la superficie del sol. Cuando se presentan

arcos elctricos con altas corrientes, las quemaduras pueden ser fatales inclusive cuando lavctima se encuentra a cierta distancia del arco. Se conoce que se pueden producir quemaduras

serias o fatales a distancias de ms de 3 metros . [1]

Adicionalmente a las quemaduras por el contacto directo con el arco, la vestidura tambin

est sujeta a incendiarse, lo que puede implicar quemaduras de alto riesgo, debido a que en

muchos casos la ropa en llamas no puede ser removida lo suficientemente rpido para evitarlas.

[1]

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11

ACTO DE OBJETOS DESPREDIDOS O CADAS DE PERSOAS,DEBIDO A RFAGAS DE AIRE DERIVADAS DE LOS ARCOS ELCTRICOS

La rpida expansin de aire causada por el arco elctrico al momento de una falla ha sido

reconocida como otro de los riesgos elctricos. Estas rfagas de aire pueden causar la cada de las

personas expuestas a estas, tambin se pueden causar lesiones debidas a objetos que puedan ser

arrastrados, adems de lesiones auditivas cuando se est en sitios cerrados debido a los fuertes

ruidos que se generan por la expansin de los gases.

Las altas corrientes de falla producen las grandes presiones de aire presentes en los arcos

de dos maneras: la expansin del metal en el punto de fusin y el rpido calentamiento del aire

que es atravesado por el arco. Por ejemplo, el cobre se expande por un factor de 67000 en el

proceso de vaporizacin, de manera similar a como se expande el agua cuando se vaporiza. Esto

es 1670 veces del volumen inicial, aproximadamente.El aire en el arco de corriente se expande y se calienta rpidamente desde su temperatura

ambiente hasta unos 20000K y se alcanzan presiones de aire ubicadas entre las 9 y 40 atmsferas.

Las personas expuestas a presiones severas debido a la cercana con el arco tambin

pueden sufrir prdida momentnea de la memoria y pueda que no recuerden siquiera la intensidad

de la explosin del propio arco. [1]

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Tabla 2. 4. Distancias verticales de cables o conductores sobre tierras, calles, carreteras y estructuras civiles

Conductores de suministro de entre 750V y 22 KV

aturaleza de la superficiedebajo de los cables o

conductores

Distancia mnimaCOVENIN 734

(metros)

Distancia mnimaNESC C2 - 2002

(metros)

Distancia mnima

EDC (metros)

Caminos, calles y otras reassujetos a trfico de camiones

Espacios y vas sujetos apeatones o paso restringido de

vehculos

5,6

4,4

5,6

4,4

-

-

Carreteras, calles o callejones

Caminos rurales conprobabilidad de trnsito de

vehculos

5,6

5,0

5,6

5,0

-

-

Azoteas o proyecciones dedifcil acceso para peatones

Balcones y azoteas fcilmente

accesibles por peatones

3,8

4,1

3,8

4,1

3,1

4,5

Para tensiones mayores a los 22KV, las distancias mnimas especificadas en las tablas 2.3 y 2.4, sern aumentadas a la tasa de 10mm

por KV en exceso por encima de 22KV.

En las tablas 2.3 y 2.4 se puede notar que las distancias mnimas que establece la norma

COVENIN 0734 2004 son exactamente iguales a las mostradas en la norma americana NESC

C2 2002. En este sentido, las distancias mnimas dictadas por las normas EDC son, en trminos

generales, mayores a las establecidas por COVENIN y NESC, lo que implica un nivel superior de

seguridad en cuanto a distancias mnimas hacia estructuras civiles.

Es de resaltar que tanto la norma COVENIN como la normativa americana NESC indican

en sus respectivos artculos 230-D de sus secciones 23 que:

los conductores cubiertos sern considerados conductores desnudos para todos losefectos de distancias libres excepto que la separacin entre conductores del mismo odiferentes circuitos, incluyendo los conductores de puesta a tierra, pueda ser reducidarespecto a lo requerido para los conductores en forma separada (), cuando la

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CAPITULO 3

SELECCI DE OPCIOES

La C.A. La Electricidad de Caracas en su vasta experiencia en el manejo de energa

elctrica ha normalizado el uso de estructuras para el apoyo de las lneas areas de distribucin.

Dichas estructuras se adaptan muy bien a zonas urbanas y suburbanas donde se haya previsto

cierto aumento poblacional, donde se conozcan las caractersticas de las edificaciones y que de

alguna manera se regule la expansin de las mismas. Sin embargo, la construccin y el

crecimiento excesivo de edificaciones cercanas a lneas areas de distribucin, ha obligado a la

empresa a tomar medidas tcnicas con el objetivo fundamental de prevenir accidentes.

Una de las soluciones adoptadas, es la de sustituir conductores desnudos por conductores

con cubiertas aislantes, conocidos en la empresa como forrados manteniendo la antigua

configuracin de la lnea. [5] El inconveniente con esta medida es que las distancias mnimas

entre estructuras energizadas y construcciones civiles se siguen manteniendo y, por ende, se

continan violando las normas de seguridad. En este punto cabe recordar que como se mencionen el captulo anterior, los cables cubiertos deben ser tratados como conductores desnudos para

todos los requerimientos de distancias de seguridad.

En ocasiones, adems de hacer el cambio de conductores, se suelen cambiar las

estructuras entre las diferentes disposiciones normalizadas por la empresa para tratar de conseguir

distancias de seguridad. Sin embargo, se tiene conocimiento de casos en los que una vez

alcanzadas las distancias mnimas, los habitantes de las viviendas cercanas a las mismas

aprovechan el espacio libre y expanden su vivienda, colocndose de nuevo en condicin de

riesgo.

Bsicamente La Electricidad de Caracas maneja 3 tipos de estructuras para el apoyo de

lneas areas de distribucin de media tensin que se especifican a continuacin: [6]

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3.1. ESQUEMAS DE DISTRIBUCI ORMALIZADOS POR LA C.A. LAELECTRICIDAD DE CARACAS [6]

3.1.1. Estructura Horizontal o Tipo U

Como su nombre lo indica, esta estructura presenta una configuracin horizontal de los

conductores o cables. El apoyo de los mismos en los postes se realiza sobre crucetas de 2 metrosde longitud. Estas estructuras se emplean para la instalacin de puntos de transformacin,

seccionamiento o simplemente como soporte de paso. En el caso de puntos de transformacin y

seccionamiento, la mayor separacin entre los conductores permite maniobrar los equipos con

ms facilidad.

En la figura 3.1 se muestra uno de los esquemas de las estructuras horizontales

normalizadas en La Electricidad de Caracas:

Figura 3. 1. Estructura horizontal de cruceta sencilla en bandera para ngulos de entre 0 y 8. C.A. La electricidadde Caracas. Normas de Ingeniera. Estructuras normalizadas [6]

Este tipo de estructura presenta la necesidad de colocar el neutro por debajo de la cruceta

lo que puede convertirse en un problema en cuanto al cuidado de distancias mnimas entre la

estructura elctrica y las construcciones civiles que pudiesen existir debajo de la lnea. Adems

de esto existe la posibilidad de que el conductor del neutro sea hurtado.

Tambin se utiliza la disposicin de doble cruceta para obtener ngulos entre 8 y 28 de

paso de lnea. Esta configuracin en ocasiones no es posible usar debido a que en muchos casos

los derechos de paso de las lneas son estrechos. (Ver figura 3.2)

Figura 3. 2. Estructura horizontal de cruceta doble en bandera para ngulos de entre 8 y 28

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Tambin se utilizan estructuras tipo U con doble cruceta en bandera para obtener mayor

separacin entre fases (1,8 metros aproximadamente en caso trifsico). Con esta disposicin de

conductores se consiguen grandes vanos. (Ver figura 3.3)

Figura 3. 3. Estructura horizontal de dos crucetas en bandera para ngulos de entre 8 y 28

3.1.2. Estructural Vertical o Tipo R

La configuracin vertical de los conductores permite reducir el espacio horizontal

necesario en los corredores de la lnea. Esta disposicin, por lo general, solo puede ser utilizada

en estructuras de paso o terminales.

Al igual que la estructura horizontal, esta presenta inconvenientes con la ubicacin del

conductor de neutro ya que por la geometra presentada, el mismo debe ser instalado por debajo

de la cruceta inferior lo que se puede traducir en cercana del mismo a estructuras civiles.

Para el apoyo de los conductores se utilizan crucetas de 0,5 metros de longitud tal y como

se muestra en la figura 3.4:

Figura 3. 4. Estructura vertical de cruceta sencilla para ngulos de entre 0 y 8

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18

En el caso en que el ngulo de paso de la lnea sea mayor a 28, se utilizan estructuras

verticales con aisladores para sostener los conductores como se muestra en la figura 3.5.

Figura 3. 5. Vista de planta de estructura vertical con amarre en aisladores cermicos para ngulos mayores a 28

3.1.3. Estructura en Tringulo o Tipo Q

La disposicin triangular de conductores (Figuras 3.6. y 3.7.) permite alcanzar mayores

distancias entre conductores por lo que se puede utilizar para la construccin de vanos largos.

Figura 3. 6. Estructura en triangulo de cruceta doble para ngulos entre 0 y 28

Figura 3. 7. Variacin de la estructura en triangulo de cruceta doble para ngulos entre 28 y 60

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De manera general, en la construccin de lneas areas de media tensin de la Electricidad

de Caracas, sea cual sea el tipo de estructura, se utilizan conductores desnudos de aleacin de

aluminio 6201 (Arvidal). Sin embargo, en sitios donde las distancias mnimas de aislamiento son

reducidas, se suele utilizar el cable trenzado de aleacin de aluminio 6201 con aislamiento de

polietileno vulcanizado (XLPE) y cubierta protectora de polietileno de alta densidad de 15KV,sin pantalla.

Una descripcin ms detallada de los cables y conductores utilizados por la Electricidad

de Caracas se da a continuacin.

3.2. CABLES ORMALIZADOS POR LA C.A. LA ELECTRICIDAD DECARACAS [7, 8, 9, 10]

Entre los conductores utilizados por la C.A. La Electricidad de Caracas, se encuentran los

siguientes:

3.2.1. 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

construccin de lneas areas en el litoral, en la zona comprendida entre la orilla del mar y un

kilmetro de sta debido a que este material presenta una alta resistencia contra la corrosin.

Tambin es utilizado para la construccin y el mantenimiento de lneas subterrneas en cualquier

parte del rea servida utilizando los calibres 6 y 2 AWG. [7]

3.2.2. Conductor de aleacin 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 construccin de lneas areas de media y baja tensin. [8]

La C. A. La Electricidad de Caracas, utiliza prcticamente dos tipos de aislamientos. A

continuacin, se realizar una breve definicin de cada uno y se describirn las particularidades

de los cables que se pueden encontrar.

3.2.3. Aislamiento Termoplstico

El aislamiento termoplstico se compone de materiales producidos por la polimerizacin

de etileno bajo altas o bajas presiones. Se caracteriza por su bajo costo, resistencia qumica y a la

humedad, posee buenas propiedades qumicas y es muy flexible a bajas temperaturas. Es

fabricado a baja, mediana y alta densidad, mientras ms alta su densidad mayor es su dureza,

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rigidez y resistencia qumica y trmica.

Posee una resistividad tpica mayor a 1016ohm-cm, constante dielctrica de 2,3, factor de

disipacin de 0,0003 y absorcin de agua menor al 9,1%.

La principal desventaja del aislamiento termoplstico es que es ampliamente susceptible a

la degradacin por efecto corona y presenta tendencia a la formacin de arborescencias. [7]

3.2.3.1. Cable de aleacin de aluminio 6201 con aislamiento de XLPE sin pantalla

Se utilizarn en lneas areas de distribucin primaria soportados por aisladores, tal como

si se tratara de conductores desnudos. No deben ser tocados por personas ni debe utilizarse objeto

alguno que reduzca la distancia entre el cable y la estructura de soporte, debido a que bajo ciertas

condiciones pueden producirse descargas a travs del aislamiento.

El conductor es de aleacin de aluminio 6201 T81 con resistividad elctrica especfica

no mayor a 0,032841 x mm2/m a 20C. El cableado es concntrico, clase A y se normalizan

calibres 1/0, 4/0 AWG y 394,5 kcmil.

El material aislante es de XLPE color natural extruido directamente sobre el conductor sin

penetrar entre los hilos del mismo. La temperatura de operacin es de 90C en condiciones

normales, 130C en condicin de emergencia y de 250C en condicin de cortocircuito.

El cable posee una chaqueta de color negro de polietileno de alta densidad del tipo III,

clase C, categora 5, resistente a la humedad, al ozono, la luz solar y al trato rudo. En la figura

3.8., se puede observar el detalle de la composicin del cable con aislamiento. [9]

El ms importante problema que puede presentar este conductor es que se tienden a crear

arborescencias en la superficie del aislamiento por la continua exposicin de los cables a los

efectos de la humedad y rayos UV en las lneas areas. Adems de esto, se suma el aporte de

factores externos como papagayos y cuerdas enredadas en las lneas que hacen que la vida til del

aislamiento disminuya considerablemente. Es por esta razn que las normas internacionales

recomiendan que las distancias mnimas sean tratadas de igual forma que si se tratara de

conductores desnudos. [3, 4]Estos cables son recomendados para ser usados en zonas de excesiva vegetacin donde

los mismos puedan entrar en contacto temporal con alguna rama de rbol, con la finalidad de

minimizar las fallas lo que ha llevado a que dichos cables sean conocidos en la actualidad como

conductores ecolgicos.

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Figura 3. 8. Detalle de la composicin del cable con aislamiento de XLPE. C.A. La electricidad de Caracas. Normasde Ingeniera. Especificacin para cables de aleacin de aluminio 6201 [9]

En vista de que las opciones de estructuras normalizadas por la C.A. La

Electricidad de Caracas, en muchas ocasiones, no presentan una alternativa ptima para

minimizar los riesgos elctricos en las redes de distribucin, es necesaria la bsqueda de una

solucin que se adapte a las exigentes condiciones encontradas en las zonas de crecimiento no

controlado de la ciudad de Caracas.Se propone un nuevo esquema de construccin de lneas areas de media tensin en el que

se sustituyen las estructuras de suspensin y amarre de conductores, en los postes de paso de las

lneas, por un sistema que emula la distribucin de energa elctrica utilizada en sistemas de

ferrocarriles mediante catenarias flexibles.

3.2.4.Aislamiento Termoestable

El aislamiento termoestable se compone de polietileno o copolmero de etileno y acetato

vinl con un agente reticulante que generalmente es un perxido orgnico.

La ventaja de este tipo de aislamiento es que puede operar a ms altas temperaturas que el

aislamiento termoplstico. Pueden trabajar en rgimen permanente a 90C y hasta 130C en

condiciones de emergencia. Tambin conservan buenas propiedades dielctricas cuando estn

sometidos a bajas temperaturas ambientales y poseen mayor resistencia al efecto corona adems

de exhibir resistencia a la abrasin y al stress ambiental.

Con el objetivo de minimizar la tendencia del aislamiento a la formacin de

arborescencias, se presenta el aislamiento tipo TR-XLPE. [7]

3.2.4.1. Cable de cobre, 15KV con aislamiento de TR-XLPE, cubierta de LLDPE y

pantalla metlica

Este tipo de cable se utiliza en la formacin de circuitos trifsicos en ductos subterrneos

en sistemas con tensin nominal de 12,47KV en estrella con neutro efectivamente puesto a tierra.

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Sin embargo, el uso de este tipo de cables en la construccin de lneas areas de media

tensin se ve limitado debido a mltiples inconvenientes que se pueden conseguir, tales como:

El aislamiento del cable hace que el peso por unidad de longitud sea considerable, lo

que confina las distancias de los vanos a un mximo de 45 metros para un calibre

#2AWG. [11] En la elaboracin de un empate lineal para cualquiera de estos calibres (2AWG,

2/0AWG y 250MCM), un solo hombre invertira, como mnimo, 3,12 horas 192

minutos segn la unidad de construccin V155E de la Electricidad de Caracas.

Es un cable bastante grueso y pesado y la presencia de las capas semiconductoras lo

hace difcil de manejar, lo que representa un arduo trabajo al momento de realizar

mantenimiento o reparacin por fallas.

La pantalla de cobre debe ser puesta a tierra para confinar el campo magntico lo queen ocasiones puede tornarse peligroso, por su conexin en lo alto de los postes debido

a que debe realizarse cerca de los vivos de media tensin, lo que podra causar

descargas elctricas indeseadas por presencia de campos.

Su costo es aproximadamente 65% mayor que el de cables a aleacin de aluminio con

aislamiento termoestable.

En muchos casos, el grosor del cable enjanglado es atractivo para maleantes y lo

utilizan como blanco para disparos con armas de fuego.

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CAPITULO 4

SOLUCI PROPUESTA

En ferrocarriles y sistemas de transporte masivos, como el trolebs, se denomina catenaria

al medio que permite transmitir potencia a las locomotoras u otro material rodante. Existen varios

tipos de catenarias para la alimentacin de ferrocarriles y trolebuses entre los que destacan la

Lnea Tranviaria y la Lnea Trolebs, por ser estas las de mayor facilidad para su aplicacin. [12]

La Lnea Tranviaria consiste en un hilo de contacto suspendido en apoyos consecutivos

sobre la va frrea. En este caso, el tren toma energa de este hilo a travs de un pantgrafo y el

retorno de la corriente se realiza a travs de los rieles del ferrocarril. Un ejemplo de Lnea

Tranviaria se presenta en la figura 4.1.

Figura 4. 1. Lnea Tranviaria en Pozuelo de Alarcn. Espaa [12]

Las Lneas de Trolebs son una derivacin de las Lneas Tranviarias y su diferencia

consiste en que debe existir un segundo hilo, paralelo al primero, para el retorno de la corriente.

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En este caso, los vehculos carecen de dispositivos de guiado fijos como en el caso de los

ferrocarriles, lo que conlleva a que la lnea deba ser capaz de absorber desviaciones laterales que

puedan ser transmitidas a la misma por el pantgrafo. Para ello, el sistema de suspensin de la

lnea posee un medio que permite el balanceo lateral de la lnea en cierto rango. [12]

En la figura 4.1., se puede observar que el hilo de alimentacin del ferrocarril se encuentrasoportado en la parte inferior de un brazo rgido en bandera. En el trolebs, la necesidad de

movimiento lateral de los hilos de entrega de energa implica que en muchos casos el sistema de

brazos rgidos en bandera sea combinado con otro, en el cual los hilos son suspendidos en guayas

unidas a postes consecutivos a cada lado de la va del trolebs para as brindar mayor grado de

libertad.

Un ejemplo de la utilizacin de este sistema se encuentra en el trolebs de la ciudad de

Mrida conocido como Trolmrida. En lo particular, el Trolebs de Mrida utiliza brazos

rgidos en tramos rectos donde no es necesario el movimiento lateral de los hilos y se mezcla con

el uso de hilos suspendidos en guayas para tramos curvos y en zonas de vas anchas donde no se

pueden sembrar postes en el medio de las mismas.

La figura 4.2., muestra el uso de las guayas como soporte de los hilos de entrega de

energa en una curva. Por otra parte, en la figura 4.3., se puede observar el uso de las guayas para

una zona de va ancha. Ambas fotografas corresponden al sistema de alimentacin del

Trolmrida.

Figura 4. 2. Curva de una lnea de Trolebs suspendida en una guaya en la ciudad de Mrida

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Figura 4. 3. Vista general de una lnea de Trolebs suspendida en guayas sobre postes sucesivos en la ciudad deMrida

Fue el sistema de suspensin de hilos de entrega de energa sobre guayas, utilizados en los

trolebs, lo que motiv el estudio de la factibilidad tcnica de la solucin que se plantea para el

problema tratado en este trabajo y que se describe a continuacin.

4.1. DESCRIPCI DEL DISEO

Se propone la construccin de lneas primarias de media tensin utilizando un esquema

no normalizado para zonas en las que se violen distancias mnimas de seguridad como el que se

muestra en la figura 4.4.

El esquema de construccin de lneas areas que se plantea en el presente trabajo implica

la sustitucin de estructuras de amarre y suspensin en postes de paso en zonas donde exista

riesgo elctrico por cercanas entre lneas energizadas y construcciones civiles, por un sistema

mediante el cual, las lneas de media tensin de la red de distribucin primaria sean suspendidas

sobre una cadena de aisladores polimricos, que a su vez, ir colgada de una guaya sujeta a par de

postes ubicados a cada lado de la va. La cadena de aisladores polimricos estar constituida por

tres aisladores de 15KV unidos por un herraje de acero especialmente diseado para esta

aplicacin tal como se muestra en la figura 4.5.

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Figura 4. 4. Lnea de media tensin suspendida en cadenas de aisladores sobre guayas portantes

Figura 4. 5. Composicin de la cadena de aisladores a utilizar

Las cadenas de aisladores con sus conductores de fase irn colgadas en el medio de

guayas portantes que estarn sujetas a par de postes dispuestos uno a cada lado de la va, como

se mencion anteriormente. El conductor de neutro ir suspendido directamente sobre la guaya

portante a travs de una grapa de suspensin a un lado de la cadena de aisladores.

La finalidad es conseguir distancia suficiente entre las fases y las construcciones que

puedan conseguirse a los lados de la va para respetar la normativa en cuanto a distancias

mnimas de seguridad.

El detalle del diseo del herraje de acero de unin de los aisladores se realiza en la seccin

4.3.2. del presente captulo.

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Son estas razones las que permiten que para los resultados del estudio mecnico que se

presentarn a continuacin slo se tomen en cuenta conductores calibre 1/0 AWG y 4/0 AWG de

aluminio, tanto desnudos como forrados.

Es oportuno destacar que los cables con aislamiento de XLPE normalizados por la C.A.

La Electricidad de Caracas para la construccin de lneas areas poseen conductores de aleacinde aluminio 6201 por lo que el tratamiento en cuanto al clculo mecnico es el mismo que para

los conductores desnudos.

Es esencial entonces, conocer el comportamiento de los conductores ante diferentes

condiciones de temperatura ambiente, viento y otros agentes externos inherentes a la lnea.

El anlisis mecnico de conductores estar basado en criterios establecidos por la C. A. La

Electricidad de Caracas segn la norma P-NOD-D-2798. [13]

Partiendo de una hiptesis de carga mecnica asociada a los conductores en condiciones

promedio tomadas como referencia, se determinan las condiciones lmites a las cuales pudieran

verse sometidos los conductores para diferentes circunstancias de temperatura ambiental y de

viento. Las cargas resultantes para cada condicin deben ser un porcentaje de la carga de rotura

del conductor. Esto permite calcular, adems de las tensiones mecnicas, las flechas para

diferentes longitudes de vano, as como tambin, algunas condiciones secundarias como por

ejemplo la reaccin (peso concentrado) en los puntos de suspensin del conductor en la cadena de

aisladores; relevante para el diseo del herraje de unin de los aisladores.

Es importante destacar que las zonas para las cuales se ha pensado la presente alternativa,

exhiben limitaciones en cuanto al espacio libre para la colocacin de las lneas. Este motivo,

aunado a la siempre irregular topografa presentada en dichos lugares, confina a los vanos de

lneas existentes, a tener una longitud promedio de entre 50 y 60 metros.

4.2.1.1. Hiptesis de Carga

El comportamiento de la tensin mecnica de los conductores debido a la variacin de la

longitud, por dilatacin trmica y alargamiento elstico, para diferentes condiciones puedeobtenerse mediante el uso de la ecuacin de cambio de estados (8), referida en al anexo 1.

Las hiptesis de carga de la Electricidad de Caracas han sido realizadas tomando como

referencia conductores de cobre y aleacin de aluminio 6201. Las condiciones de instalacin

obtenidas de los conductores, dadas por los diferentes escenarios estudiados bajo cada una de las

hiptesis, evitan problemas mecnicos producidos por vibraciones y deformaciones permanentes

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debidas a excesos de tensin. [13]

La tabla 4.2., presenta las hiptesis de carga utilizadas por la C.A. La Electricidad de

Caracas para la construccin de sus lneas areas de media tensin.

Tabla 4. 2. Hiptesis de Carga utilizados por la C.A. La Electricidad de Caracas [13]

Hiptesis deCarga

P. Viento(Kg/m2)

Temperatura(C)

Tensin(%Tr) Observaciones

A - CondicionesExtremas

B - Puesta enFlecha

C - Condicin detodos los das

D- Temperaturamnima

48,3

0

0

0

18,72

22,63

22,63

18,72

50

15

13

---

Viento mximo, Temperatura mnima

Viento nulo, Temperatura promedio

Viento nulo, Temperatura promedio

Viento nulo, Temperatura min

Las temperaturas de 18,72C y 22,63C corresponden a las temperaturas mnima y

promedio respectivamente, presentadas en la Ciudad de Caracas segn resultados obtenidos de

mediciones hechas por la C.A. La Electricidad de Caracas y exhibidos en el Manual de

Ingeniera para el Clculo Mecnico de Estructuras de la Electricidad de Caracas [14]. Adems,

se conoce que para una altura promedio de 835 m.s.n.m. en la Ciudad de Caracas la temperatura

mnima corresponde a 18,25C y 23,08C promedio. [15]

La presin de viento de 48,3Kg/m2 corresponde a una velocidad de viento promedio de

100Km/h medida en la zona antes mencionada y calculada mediante la expresin (5) del anexo 1.

4.2.1.2. Tablas de Tensado y Flechado

Se establece entonces como condicin inicial de carga mecnica de conductores la

condicin de todos los das, tal como se establece en el estudio de las tensiones lmites de carga

y definicin de las hiptesis de carga en lneas areas de distribucin de la EDC [13].

Partiendo de esta condicin y aplicando la ecuacin de cambio de estados para las

restantes tres hiptesis de carga, se obtuvieron las condiciones de tensado y flechado para vanos

nivelados de entre 30 y 80 metros tanto para conductores desnudos como para conductores

forrados. Estos resultados se muestran en las tablas 4.3 a la 4.6.

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49/142

32

Tabla 4. 6. Tabla de tensado para conductor de aluminio 6201 con aislamiento de XLPE calibre 4/0

Conductor Vano(m)

Tens.A

(Kg)

Tens.A

%Tr

FlechA(m)

Tens.B

(%)

Tens.B

%Tr

FlechB(m)

Tens.C

(Kg)

Tens.C

%Tr

FlechC(m)

Tens.D

(Kg)

Tens.D

%Tr

FlechD(m)

Aluminio 6201con XLPE -Calibre 4/0

3040

613,6634,7

15,8016,35

0,1490,257

504,7504,7

13,0013,00

0,0990,176

504,7504,7

13,0013,00

0,0990,176

561,8555,5

14,4714,31

0,0890,159

5060

654,8673,1

16,8617,34

0,3890,545

504,7504,7

13,0013,00

0,2740,395

504,7504,7

13,0013,00

0,2740,395

549,0542,9

14,1413,98

0,2520,367

7080

698,4703,7

17,7918,12

0,7150,927

504,7504,7

13,0013,00

0,5380,702

504,7504,7

13,0013,00

0,5380,702

537,5532,8

13,8413,72

0,5050,665

Como se observa en las tablas de tensado, la peor condicin para la flecha se consigue

bajo la condicin de vanos de 80 metros de cable de aleacin de aluminio calibre 1/0 con

aislamiento de XLPE. Dicha flecha es de aproximadamente 1,6 metros, valor tcnicamente

aprobado por la empresa para vanos de tan gran amplitud. [14]

Por otro lado, la peor condicin de tensin que se puede presentar sobre los conductores

se da para el conductor de aluminio desnudo calibre 1/0. Dicha tensin es de 411 Kg

correspondiente a un vano de 80 metros en condiciones de hiptesis A. Esto representa 20,36%

de la tensin de ruptura del conductor muy por debajo del 50% de la tensin de ruptura permitida

para las condiciones de la hiptesis de carga mencionada.

4.1.2.3. Peso concentrado por vano en el punto de suspensin del conductor

Debido al poco espacio para colocar retenidas en los postes de distribucin, un puntocrtico en la factibilidad tcnica del proyecto es verificar que los esfuerzos en cumbre de los

postes que servirn de soporte para la guaya portante. no sean violados. En el esquema planteado,

el esfuerzo en cumbre depende de muchas magnitudes fsicas, una de ellas y, la ms importante,

es la reaccin (peso W en Kg) que generan los conductores sobre los puntos de suspensin en

la cadena de aisladores. Esta reaccin se reflejar en el poste mediante la tensin longitudinal

sobre la guaya portante.

Figura 4. 6. Detalle de la incidencia del conductor en el punto de fijacin

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33

A la vez, peso W depende de la tensin mecnica (T), de la longitud del conductor (Lc) y

del ngulo de incidencia () de los vanos en los puntos de suspensin (Ver figura 4.6.). El

procedimiento de clculo se presenta en el anexo 1. Los valores obtenidos para vanos de entre 30

y 80 metros con conductores desnudos y forrados, se muestran en las tablas 4.7., a 4.10.

Es importante resaltar que los pesos w mostrados en las tablas 4.7 a 4.10, correspondenal peso por unidad de longitud del conductor multiplicado por el vano medio, concentrado en el

punto de sujecin.

En las siguientes tablas se presentan los valores de , Lc y w para cada hiptesis de carga,

tomando en cuenta vanos de entre 30 y 80 metros.

Tabla 4. 7. Longitud de conductor, ngulo de incidencia y peso en punto de sujecin para vanos con conductor dealuminio 6201 desnudo calibre 1/0

Hiptesis A Hiptesis BConductor Vano (m) Lc (m) (rad) w(Kg) Lc (m) (rad) w(Kg)

Aluminio6201

Desnudo -Calibre 1/0

3040

30,0028440,00608

0,04760,0603

15,5020,66

30,0004840,00115

0,01970,0262

5,176,89

506070

50,0207560,0168970,02454

0,07170,08200,0915

25,8030,9436,07

50,0022460,0038770,00615

0,03280,03930,0459

8,6110,3212,04

80 80,03374 0,1003 41,19 80,00917 0,0524 13,76

Hiptesis C Hiptesis D

Lc (m) (rad) w(Kg) Lc (m) (rad) w(Kg)30,0009740,0022950,0044860,0077470,0122980,01835

0,01970,02620,03280,03930,04590,0524

5,176,898,61

10,3312,0413,76

30,0044340,0105450,0207260,0360670,0577080,08684

0,05260,07030,08810,10610,12420,1425

15,5020,6525,7830,8835,9641,01

Tabla 4. 8. Longitud de conductor, ngulo de incidencia y peso en punto de sujecin para vanos con conductor dealuminio 6201 desnudo calibre 4/0


Aluminio6201

Desnudo -Calibre

4/0

3040

30,0018340,00407

0,02560,0331

15,5120,68

30,0019640,00438

0,01020,0136

5,176,89

506070

50,0074160,0119770,01781

0,04000,04630,0523

25,8531,0136,17

50,0080260,0130270,01947

0,01710,02050,0239

8,6110,3312,05

80 80,02499 0,0580 41,33 80,02748 0,0273 13,78

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Hiptesis C Hiptesis DLc (m) (rad) w(Kg) Lc (m) (rad) w(Kg)

30,0020940,0046950,00863

60,0140770,0211380,02996

0,01020,01360,0171

0,02050,02390,0273

5,176,898,61

10,3312,0513,78

30,0030240,0069050,01300

60,0216970,0333880,04846

0,02720,03650,0458

0,05520,06470,0744

15,51520,68225,845

31,00236,15241,295

Tabla 4. 9. Longitud de conductor, ngulo de incidencia y peso en punto de sujecin para vanos con conductor dealuminio 6201 con aislamiento de XLPE calibre 1/0


Aluminio6201 conXLPE -Calibre

1/0

3040

30,0065440,01398

0,07220,0913

24,4032,49

30,0032040,00759

0,05060,0674

13,2717,68

5060

50,0249760,04006

0,10910,1260

40,5448,56

50,0148360,02562

0,08420,1009

22,0826,46

7080

70,0598080,08480

0,14230,1583

56,5464,48

70,0406880,06073

0,11760,1342

30,8135,15


30,0064040,0151850,0296660,0512770,0814380,12159

0,05060,06740,08420,10100,11770,1343

13,2817,6922,0826,4730,8335,17

30,0153540,0369750,0733760,1286170,2067780,31189

0,08440,11390,14390,17420,20460,2348

24,38432,43140,40348,28156,04663,681

Tabla 4. 10. Longitud de conductor, ngulo de incidencia y peso en punto de sujecin para vanos con conductor dealuminio 6201 con aislamiento de XLPE calibre 4/0


Aluminio6201 conXLPE -Calibre

4/0

3040

30,0038140,00844

0,03980,0513

24,4432,58

30,0046840,01049

0,02630,0351

13,2917,71

5060

50,0154960,02532

0,06220,0726

40,7048,81

50,0195060,03226

0,04390,0526

22,1426,56

7080

70,0373580,05493

0,08160,0925

56,9164,99

70,0483880,07139

0,06140,0702

30,9735,38

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30,0055440,0125550,02352

60,0392170,0594180,08787

0,02630,03510,0439

0,05260,06140,0702

13,2917,7122,14

26,5630,9835,39

30,0079140,0183050,03502

60,0595470,0923780,13798

0,04350,05870,0742

0,08990,10590,1220

24,44232,57140,681

48,76956,82664,851

Lgicamente y tal como se verifica en las tablas anteriores, la peor condicin a la que

podran someterse los postes de apoyo de la guaya portante en cuanto a esfuerzo en cumbre sera

el escenario de vanos de 80 metros a cada lado de la cadena de aisladores. Previamente se ha

mencionado que las longitudes de los vanos en las zonas para las que se ha pensado la presente

solucin suelen no ser mayores a los 60 metros. Sin embargo, el estudio de esfuerzos mecnicos

sobre las estructuras que se presentar a continuacin ha sido realizado pensando en la

posibilidad de que el supuesto anterior no sea totalmente cierto y se consigan vanos de 80 metros

a cada lado del punto de sujecin para algn caso especfico. De este modo el estudio de

esfuerzos presenta una mayor amplitud, lo que en cualquier caso representar cierta flexibilidad

en cuanto a la implementacin del esquema en cualquier situacin.

4.2.2. Esfuerzo mecnico sobre las estructuras

El estudio que se presenta a continuacin tiene como objetivo hallar los esfuerzospresentes en los postes de soporte de la guaya portante, debidos a la nueva configuracin.

En lneas generales, los esfuerzos presentes en un poste pueden ser clasificados de la

siguiente manera:

Esfuerzos transversales.

Inclinacin de la cadena de aisladores

Esfuerzos verticales.

Esfuerzos longitudinales. Esfuerzo en cumbre

4.2.2.1. Esfuerzos transversales

Se deben a la accin del viento, ejercida en forma perpendicular sobre toda la superficie

plana o cilndrica del poste y conductores [14]. Adicionalmente, se aaden a estos esfuerzos, la

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36

fuerza transversal originada por la nueva configuracin de la lnea. Para determinar si el poste

soporta la carga, se debe comparar la fuerza transversal total con el esfuerzo en cumbre del poste.

Ambas acciones de viento vienen dadas por expresiones generales, mostradas en los anexos 3 y 4.

La accin del viento sobre los postes se calcula como una fuerza horizontal ubicada a la

altura de sujecin de la guaya portante (H). En este sentido, la altura H depender del tamaodel poste a elegir para cada situacin particular y ser de 0,5 metros por debajo de la altura libre

del poste. El procedimiento de clculo de la fuerza de viento sobre el poste se muestra en el

anexo 4.

Por otra parte, la accin del viento sobre los conductores (sin inclinacin de la cadena de

aisladores) fue tomada en cuenta al calcular las tensiones para la hiptesis de carga A expresadas

en las tablas 4.3 a la 4.6 al momento de calcular el peso compuesto de los conductores w2. De

este modo, la fuerza transversal sobre el poste, debida a los conductores, ser proporcional al

peso total de la cadena de aisladores y ser transmitida al poste a travs de la guaya portante.

Tal como se mencion en el apartado anterior, el esfuerzo en cumbre sobre los postes de

apoyo de la guaya portante depende de muchas variables. Adems de la importancia del peso de

los conductores sobre el punto de sujecin, que se reflejar en ltima instancia en el peso total de

la cadena de aisladores, juegan un papel importante el ancho de la va X por la que se colocar

la lnea y la diferencia de altura entre el punto de apoyo de la guaya portante sobre el poste y el

punto ms bajo de la cadena de aisladores. Esta diferencia de alturas se ha designado como Hc

(Ver figura 4.7.).

La cadena de aisladores queda suspendida en el medio de la guaya portante y el conductor

de neutro suspendido directamente sobre la misma a 0,3 metros del centro. Esta distribucin no

simtrica de los pesos hace que las fuerzas horizontales (Fya Fyb) en los postes sean un poco

desproporcionadas. Sin embargo, las fuerzas transversales (Fxa = Fxb) sern iguales para cada

poste siempre que no exista oscilacin de la cadena de aisladores.

Figura 4. 7. Diagrama de cuerpo libre de la guaya portante

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Tabla 4. 12. Fuerzas longitudinales y transversales en poste para conductores 4/0 desnudos

EC ancho de calle fijo de 3m EC ancho de calle fijo de 4mHc (m) Fya (Kg) Fyb (Kg) Fx (Kg) Hc (m) Fya (Kg) Fyb (Kg) Fx (Kg)

0,1 85,25 134,85 1278,78 0,1 86,29 133,81 1725,710,2 85,25 134,85 639,39 0,2 86,29 133,81 862,850,3 85,25 134,85 426,26 0,3 86,29 133,81 575,240,4 85,25 134,85 319,70 0,4 86,29 133,81 431,430,5 85,25 134,85 255,76 0,5 86,29 133,81 345,140,6 85,25 134,85 213,13 0,6 86,29 133,81 287,620,7 85,25 134,85 182,68 0,7 86,29 133,81 246,530,8 85,25 134,85 159,85 0,8 86,29 133,81 215,710,9 85,25 134,85 142,09 0,9 86,29 133,81 191,751 85,25 134,85 127,88 1 86,29 133,81 172,57

EC ancho de calle fijo de 5m EC ancho de calle fijo de 6mHc (m) Fya (Kg) Fyb (Kg) Fx (Kg) Hc (m) Fya (Kg) Fyb (Kg) Fx (Kg)0,1 86,91 133,19 2172,63 0,1 87,32 132,78 2619,560,2 86,91 133,19 1086,32 0,2 87,32 132,78 1309,780,3 86,91 133,19 724,21 0,3 87,32 132,78 873,190,4 86,91 133,19 543,16 0,4 87,32 132,78 654,890,5 86,91 133,19 434,53 0,5 87,32 132,78 523,910,6 86,91 133,19 362,11 0,6 87,32 132,78 436,590,7 86,91 133,19 310,38 0,7 87,32 132,78 374,220,8 86,91 133,19 271,58 0,8 87,32 132,78 327,440,9 86,91 133,19 241,40 0,9 87,32 132,78 291,061

86,91

133,19

217,26

1

87,32

132,78

261,96


EC ancho de calle fijo de 3m EC ancho de calle fijo de 4mHc (m) Fya (Kg) Fyb (Kg) Fx (Kg) Hc (m) Fya (Kg) Fyb (Kg) Fx (Kg)

0,1 129,24 206,61 1938,56 0,1 130,85 205,00 2616,980,2 129,24 206,61 969,28 0,2 130,85 205,00 1308,490,3 129,24 206,61 646,19 0,3 130,85 205,00 872,330,4 129,24 206,61 484,64 0,4 130,85 205,00 654,250,5 129,24 206,61 387,71 0,5 130,85 205,00 523,400,6 129,24 206,61 323,09 0,6 130,85 205,00 436,160,7 129,24 206,61 276,94 0,7 130,85 205,00 373,850,8 129,24 206,61 242,32 0,8 130,85 205,00 327,120,9 129,24 206,61 215,40 0,9 130,85 205,00 290,781 129,24 206,61 193,86 1 130,85 205,00 261,70

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Cabe destacar que los pesos Wt1 y Wt2 utilizados para los clculos de fuerzas

transversales debidas a la nueva configuracin de los conductores se encuentran resumidos en las

tablas A3.1. y A3.2. del anexo 3.

De las tablas 4.11 a la 4.14 se puede observar que las fuerzas transversales en los postes

debidas a la nueva configuracin de conductores alcanzan valores altos con respecto a losesfuerzos en cumbre presentados por los diferentes tipos y tamaos de poste homologados por la

C.A. La Electricidad de Caracas y dichos valores van disminuyendo a medida que aumenta la

altura Hc. Las caractersticas de dichas posteaduras se encuentran resumidas en las tablas A6.1.

a la A6.15., del anexo 6.

La tabla 4.15 muestra el extracto de los esfuerzos en cumbre admitidos por los postes

homologados por la compaa.

Tabla 4. 15. Esfuerzo en Cumbre de la posteadura homologada por la C.A. La Electricidad de Caracas

Altura total del

poste (m)

Tipo

(ormal Reforzado)

Esfuerzo en

Cumbre (Kg)

14,10 R 458

12,00 R 558

8,10 R 591

13,25 N 194

12,20 N 21510,04 N 259

Comparando las fuerzas transversales expresadas (Fx) en las tablas 4.11 a la 4.14 con los

esfuerzos en cumbre de los postes homologados, se considera que el poste que se adapta a las

particularidades del diseo es el de 12 metros reforzado ya que, entre los postes ms altos, es el

que presenta mayor esfuerzo en cumbre admitido. En este sentido, el clculo de la accin de

viento sobre los postes, slo se realiza tomando en cuenta dicha posteadura.

Utilizando el procedimiento descrito en el anexo 4 se obtuvo la fuerza total de viento

sobre el poste resumido en la tabla 4.16.

Ahora bien, como se mencion anteriormente, la fuerza transversal total ejercida por

efecto del viento sobre el poste ser resultado de la sumatoria de la fuerza transversal transmitida

al poste mediante la guaya portante por efecto de la configuracin de conductores (Fx) con el

efecto directo del viento sobre el poste mostrado en la tabla 4.16.

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calibre 1/0 debido a su menor peso por unidad de longitud. Se considerar este valor para el

clculo de fuerzas transversales considerando oscilacin de la cadena de aisladores para

cualquiera de los tipos y calibres de conductores tomados en cuenta en el presente estudio.

Al existir oscilacin de la cadena de aisladores, las fuerzas transversales y longitudinales

presentadas en los postes dejan de ser iguales debido a que el peso de la cadena de aisladores(Wt1) se descompone en dos fuerzas, una vertical Wt1y y una horizontal Wt1x.

Utilizando las ecuaciones (24, 25, 26 y 27) del anexo 5 se calcularon las fuerzas

longitudinales y transversales tomando en cuenta vanos de 80 metros de longitud a cada lado del

punto de suspensin de la cadena de aisladores y suponiendo una inclinacin de la misma de

10,52.

Las tablas que se presentan a continuacin (4.19 a 4.22) contienen las fuerzas

transversales y longitudinales que se dan en los postes debido al peso de la cadena de aisladores y

el conductor de neutro. Este clculo se realiz para anchos de va de entre 3 y 6 metros y para

conductores calibre 1/0 y 4/0 tanto forrados como desnudos.

Como se mencion anteriormente las fuerzas transversales y longitudinales dejan de ser

iguales por lo que en las tablas (4.19 a 4.22) se incorpora una columna para diferenciar la fuerza

transversal a la que es sometida el poste B (Fxb) de la fuerza transversal a la que es sometida el

poste A (Fxa).

Tabla 4. 19. Fuerzas longitudinales y transversales en poste para conductores 1/0 desnudos con inclinacin de lacadena de aisladores

Fuerzas para ancho de calle fijo de 3m Fuerzas para ancho de calle fijo de 4mHc(m)

Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

Hc(m)

Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

0,1 83,00 134,10 1245,03 1270,05 0,1 84,24 132,86 1684,81 1709,830,2 82,17 134,93 616,26 641,28 0,2 83,61 133,49 836,15 861,170,3 81,33 135,77 406,67 431,69 0,3 82,99 134,11 553,26 578,280,4 80,50 136,60 301,88 326,90 0,4 82,36 134,74 411,82 436,840,5 79,67 137,43 239,00 264,02 0,5 81,74 135,36 326,95 351,970,6 78,83 138,27 197,08 222,10 0,6 81,11 135,99 270,38 295,40

0,7 78,00 139,10 167,14 192,16 0,7 80,49 136,61 229,96 254,980,8 77,16 139,94 144,68 169,70 0,8 79,86 137,24 199,65 224,670,9 76,33 140,77 127,22 152,24 0,9 79,24 137,86 176,08 201,101 75,50 141,60 113,24 138,26 1 78,61 138,49 157,22 182,24

7/25/2019 000145246

62/142

45


Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

Hc(m)

Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

0,1 84,98 132,12 2124,58 2149,60 0,1 85,48 131,62 2564,36 2589,380,2 84,48 132,62 1056,04 1081,06 0,2 85,06 132,04 1275,92 1300,940,3 83,98 133,12 699,85 724,87 0,3 84,64 132,46 846,45 871,47

0,4 83,48 133,62 521,76 546,78 0,4 84,23 132,87 631,71 656,730,5 82,98 134,12 414,91 439,93 0,5 83,81 133,29 502,86 527,880,6 82,48 134,62 343,67 368,69 0,6 83,39 133,71 416,97 441,990,7 81,98 135,12 292,79 317,81 0,7 82,98 134,12 355,61 380,630,8 81,48 135,62 254,63 279,65 0,8 82,56 134,54 309,60 334,620,9 80,98 136,12 224,94 249,96 0,9 82,14 134,96 273,81 298,831 80,48 136,62 201,20 226,22 1 81,73 135,37 245,18 270,20

Tabla 4. 20. Fuerzas longitudinales y transversales en poste para conductores 4/0 desnudos con inclinacin de lacadena de aisladores


Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

Hc(m)

Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

0,1 83,26 134,53 1248,91 1274,00 0,1 84,50 133,29 1690,06 1715,150,2 82,42 135,37 618,18 643,27 0,2 83,88 133,91 838,76 863,850,3 81,59 136,20 407,94 433,03 0,3 83,25 134,54 554,99 580,080,4 80,75 137,04 302,82 327,91 0,4 82,62 135,17 413,11 438,200,5 79,92 137,87 239,75 264,84 0,5 81,99 135,80 327,98 353,070,6 79,08 138,71 197,70 222,79 0,6 81,37 136,42 271,22 296,310,7 78,24 139,55 167,66 192,75 0,7 80,74 137,05 230,68 255,770,8 77,41 140,38 145,14 170,23 0,8 80,11 137,68 200,28 225,370,9 76,57 141,22 127,62 152,71 0,9 79,49 138,31 176,63 201,721 75,73 142,06 113,60 138,69 1 78,86 138,93 157,72 182,81


Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

Hc(m)

Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

0,1 85,25 132,54 2131,21 2156,30 0,1 85,75 132,04 2572,36 2597,450,2 84,75 133,04 1059,33 1084,42 0,2 85,33 132,46 1279,91 1305,000,3 84,24 133,55 702,04 727,13 0,3 84,91 132,88 849,09 874,180,4 83,74 134,05 523,39 548,48 0,4 84,49 133,30 633,68 658,770,5 83,24 134,55 416,21 441,30 0,5 84,07 133,72 504,44 529,530,6 82,74 135,05 344,75 369,84 0,6 83,65 134,14 418,27 443,36

0,7 82,24 135,55 293,71 318,80 0,7 83,24 134,55 356,73 381,820,8 81,74 136,05 255,42 280,51 0,8 82,82 134,97 310,57 335,660,9 81,23 136,56 225,65 250,74 0,9 82,40 135,39 274,67 299,761 80,73 137,06 201,83 226,92 1 81,98 135,81 245,95 271,04

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63/142

7/25/2019 000145246

64/142

47


Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

Hc(m)

Fya(Kg)

Fyb(Kg)

Fxa(Kg)

Fxb(Kg)

0,1 129,86 204,34 3246,54 3284,52 0,1 130,80 203,40 3923,99 3961,970,2 129,10 205,10 1613,78 1651,76 0,2 130,17 204,03 1952,50 1990,480,3 128,34 205,86 1069,52 1107,50 0,3 129,53 204,67 1295,34 1333,32

0,4 127,58 206,62 797,39 835,37 0,4 128,90 205,30 966,75 1004,730,5 126,82 207,38 634,12 672,10 0,5 128,27 205,93 769,61 807,590,6 126,06 208,14 525,27 563,25 0,6 127,63 206,57 638,17 676,150,7 125,30 208,90 447,51 485,49 0,7 127,00 207,20 544,29 582,270,8 124,54 209,66 389,20 427,18 0,8 126,37 207,83 473,88 511,860,9 123,78 210,42 343,85 381,83 0,9 125,74 208,46 419,12 457,101 123,03 211,17 307,56 345,54 1 125,10 209,10 375,31 413,29

Al igual que para el apartado anterior, las fuerzas transversales en los postes de soporte de

la guaya portante son altos tanto para el poste A como para el poste B. Cabe destacar que en las

tablas 4.19 a la 4.22, se puede observar que las fuerzas transversales en el poste A (Fxa) son

menores a las del poste B (Fxb) debido a que para el estudio la incidencia del viento se tom con

direccin de derecha a izquierda tal como se puede observar en la figura 4.5.

En la tabla 4.15., se presentaron los esfuerzos en cumbre admitidos por los postes

homologados por la compaa. As mismo, en la tabla 4.16., se present la fuerza total de viento

sobre el poste de 12 metros de la C.A. La Electricidad de Caracas.

Ahora bien, la fuerza transversal total ejercida por efecto del viento sobre el poste ser

resultado de la sumatoria de la fuerza transversal transmitida al poste mediante la guaya portante

por efecto de la configuracin de conductores (Fx) con el efecto directo del viento. En este

particular, asumiendo oscilacin de la cadena de aisladores, se debe tomar en cuenta que las

fuerzas transversales en cada poste son diferentes y que para el clculo de la fuerza transversal

total se tomar en cuenta la mayor fuerza resultante entre Fxa y Fxb y que la misma debe ser

menor que el valor de esfuerzo en cumbre presentado por el poste de distribucin.

A la vez, se fijan las alturas Hc a las que se debe colocar la cadena de aisladores con

respecto a la altura de sujecin de la guaya portante H dependiendo del ancho de la va y del

tipo y calibre del conductor. En la tabla 4.23., se presenta la relacin del esfuerzo transversal conla altura Hc para los diferentes anchos de va estudiados asumiendo oscilacin de la cadena de

aisladores.

Al igual que en el apartado anterior, para conductores desnudos o cables forrados calibre

1/0, las alturas Hc necesarias para que el esfuerzo transversal en postes no sobrepase el

esfuerzo en cumbre presentado por los mismos flucta entre los 0,3 y 0,6 metros.

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En el mismo orden

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