4. calculos justificativos_v2

Expediente Técnico: “Sistema de Utilización en media tensión 10 kV y S.E. para el suministro de energía eléctrica del Complejo Frigorífico de Fruta Granada en el centro poblado Yacango – Torata - Moquegua”.

4. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

4.1. GENERALIDADESEl presente capítulo se refiere a los cálculos y criterios básicos que han servido para formular las especificaciones y diseños del sistema de Utilización en media tensión.

Todos los cálculos se han desarrollado en base al Código Nacional de Electricidad, Normas vigentes y Disposiciones relacionadas con éste fin.

4.2. NORMAS APLICABLESPara la base de cálculos se han tomado en cuenta las prescripciones de las siguientes normas:

Código Nacional de Electricidad Suministro 2011 Ley de Concesiones Eléctricas N° 25844 Reglamento de la Ley de Concesiones Eléctricas N° 25844 Normas DGE/MEM vigentes, Especificaciones Técnicas para la Electrificación Rural de la DGE/MEM vigentes, Resoluciones Ministeriales (relativo a Sistemas Eléctricos para tensionesentre

1 y 36 kV- Media Tensión), vigentes.

En forma complementaria, se han tomado en cuenta las siguientes normasinternacionales:

NESC (NATIONAL ELECTRICAL SAFETY CODE) REA (RURAL ELECTRIFICATION ASSOCIATION) U.S. BUREAU OF RECLAMATION - STANDARD DESIGN VDE 210 (VERBAND DEUTSCHER ELECTROTECHNIKER) IEEE (INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS) CIGRE (CONFERENCE INTERNATIONAL DES GRANDS RESSEAUX ELECTRIQUES) NORMA BRASILEÑA DE LINEAS DE TRANSMISION ANSI (AMERICAN NATIONAL STANDARD INSTITUTE) IEC (INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION)

4.3. CÁLCULOS ELÉCTRICOS4.3.1. Consideraciones de diseño

Los siguientes análisis se realiza para el sub sistema eléctrico comprendido a partir del punto de Derivación dado por la empresa concesionaria Electro Sur S.A.

Las Redes del sistema de distribución se han calculado teniendo en cuenta los requisitos del Código Nacional de Electricidad, Decreto Ley Nº 25844 Ley de Concesiones Eléctricas y su Reglamento, Normas del Ministerio de Energía y Minas, Normas INDECOPI, Normas y recomendaciones internacionales.

4.3.2. Características Eléctricas del sistema

Las principales características del sistema eléctrico:

Red Primaria• Tensión nominal : 10/22.9 KV.• Sistema : Trifásico • Longitud total : 458 m.

111Capítulo IV: Cálculos justificativos Municipalidad Distrital de Torata


• Conductor : Aleación de Aluminio desnudo.• Sección : 35 mm².• Soportes : Postes de C.A.C de 13/300 y 13/400.• Aislamiento : Aisladores Line Post poliméricos 27 KV,

Aisladores Poliméricos tipo suspensión 27 KV, Longitud de línea de fuga 650 mm

• Seccionadores : Tipo CUT-OUT, 27KV., 100 A., 150 KV BILL.

Sub-estación de DistribuciónLas principales características de las Subestaciones de transformación son las siguientes:

• Tipo de S.E. : Mono poste - aérea• Estructura : Poste de C.A.C. 13/400 y 13/300• Potencia nominal : 75 KVA 3Φ• Tensión primaria : 10.0/22.9 KV • Tensión secundaria : 380 - 230 V.• Condición del neutro : Multiaterrado• Transformador : 10.0-22.9/0.380-0.23 KV - 60 Hz. • Transformix : 10.0-22.9/0.23 KV, 5/5 A y 60 Hz.• Protección en A.T. : Seccionador de tipo expulsión fusible “Cut-Out”• Tablero de Distribución B.T. : Metálico equipos de protección y control.• Tipo de instalación : Aérea.

4.3.3. Cálculo de Caída de tensión

a. Parámetros de los conductores Resistencia de los conductores a la temperatura de operación secalculará

mediante la siguiente fórmula.

Dónde: R1 : Resistencia del conductor a temperatura máxima de operación “t”.R20 :Resistencia del conductor en c.c. a 20°C, en ohm/km, t=20 °C.t : Temperatura máxima de operación, en °C.

Reactancia inductiva para sistemas trifásicos equilibrados, las fórmulas a emplearse serán las siguientes:

Dónde: DMG : Distancia media geométrica, e igual a 1.20 m.r : Radio del conductor, en m.



Reactancia inductiva para sistemas monofásicos a la tensión entre fases, la fórmula es la misma que para sistema trifásicos, pero la distancia media geométrica (DMG) será igual a 2,20 m.

Los valores calculados se consignan en el Cuadro Nº 01

Reactancia inductiva para sistemas monofásicos a la tensión de fase.La fórmula es la misma que para sistemas trifásicos, pero la distancia media geométrica (DMG) será igual a 1,20 m.

Los valores calculados se consignan en el Cuadro Nº 01

Reactancia inductiva equivalente para sistemas monofásicos con retorno total por tierra.

Dónde: De = 85 √ ρ : Diámetro equivalente, en m.Ds : Radio equivalente del conductor, e igual a 2,117 r’ para conductor de

7 alambres.ρ = Resistividad eléctrica del terreno, se considera 250 Ω-mr’ = Radio del alambre del conductor, en m.

Los valores calculados para los conductores de probable uso, se consignan en el Cuadro Nº 01.

b. Cálculos de caída de tensiónPara sistemas trifásicos a la tensión entre fases:

Simbología:



Cuadro N° 01Parámetros del conductor 35 mm2 AAAC y factores de caída de tensión

Sección mm2

Número de

Alambres

Diámetro Exterior (mm)

Diámetro de cada alambre

(mm)

Resist. Eléctrica a 20°C

(Ohm/km)

Resist. Eléctrica a 40°C

(Ohm/km)

X3L

(Ohm/km)K3L

(x 10-4)

35 7 7.5 2.5 0.966 1.036 0.45 2.387

c. Resultados del cálculo de caída de tensiónSe realizó los cálculos respectivos para la determinación de la caída de tensión en donde a continuación veremos el flujo de carga del sistema.

Cuadro N° 02Cálculo de caída de tensión

PUNTOPOTENCIA

(KW)SUM. POT.

(KW)CORRIENTE

(AMP.)LONGITUD

(Km)SECCIÓN

(mm2)N° DE FASES

FACTOR DE CAIDA (x 10-4)

CAIDA (V%)SUM. CAIDA

(V%)

01 0.00 49.69 3.19 0.015 35.00 3.00 2.387 0.000 0.0002 0.00 49.69 3.19 0.050 35.00 3.00 2.387 0.000 0.0003 0.00 49.69 3.19 0.075 35.00 3.00 2.387 0.000 0.0004 0.00 49.69 3.19 0.075 35.00 3.00 2.387 0.000 0.0005 0.00 49.69 3.19 0.075 35.00 3.00 2.387 0.000 0.0006 0.00 49.69 3.19 0.075 35.00 3.00 2.387 0.000 0.0007 0.00 49.69 3.19 0.075 35.00 3.00 2.387 0.000 0.0008 49.69 49.69 3.19 0.015 35.00 3.00 2.387 0.023 0.023

Se puede apreciar que se tiene 0.023% de caída de tensión máxima respecto a la tensión nominal, lo que indica que la caída de tensión está dentro de lo estipulado por la norma técnica de calidad de servicio eléctrico.

4.3.4. Pérdidas de Potencia y energía por efecto Joule Las pérdidas de potencia y energía se calcularon utilizando la siguiente fórmula:

a. Pérdidas de potencia en circuitos trifásicos:

b. Pérdidas anuales de energía activa:



c. Resultados del cálculo de pérdidas.Las pérdidas calculadas en la línea son:PotenciaDatosP 49.69 kWr1 1.04 Ohm/kmL 0.40 kmVL 10.00 kVCosø 0.90Perdidas de potencia:Pj 0.0126 kW

EnergíaDatosPj 0.0126 kWFc 0.35Fp 0.16Perdidas de energía:Ej 17.3316 KWh-año

4.3.5. Determinación del nivel de aislamiento de la red primaria.

a. Criterios para la selección del nivel de aislamiento.Los criterios tomados en cuenta para la selección del aislamiento fueron las siguientes: Sobretensiones atmosféricas Sobretensiones a frecuencia industrial en seco Contaminación ambiental

En el Cuadro Nº 03 se muestran los niveles de aislamiento que se aplicarán ala línea, redes primarias en condiciones standard:

Cuadro N° 03



Fuente: Norma RD-018-2003-EM/DGE

Los niveles de aislamiento consignado en el Cuadro N° 03 son válidas paracondiciones atmosféricas estándares, es decir, para 1013x105 N/m2 y 20 °C.

Según las recomendaciones de la Norma IEC 71-1, para instalaciones situadasa altitudes superiores a 1000 m.s.n.m., la tensión máxima de servicio deberá sermultiplicada por un factor de corrección igual a:

Donde:h = Altitud sobre el nivel del mar en metros.

De tal forma para nuestro caso el factor de corrección será:h = 2200 ms.n.m.Fc= 1+1.25 (2200-1000)x10−4

Fc= 1.15

Así mismo la tensión máxima de servicio es: Vmax = 22.9*1.15, Vmax = 26.33kV, entonces todos los aisladores deberán ser para una tensión máxima de 27 kV y nivel de aislamiento de 150kV BiL.

b. Calculo de la línea de fuga de los aisladores normalizados.La selección de la línea de fuga de los aisladores, sea considerado las recomendación de la Norma IEC 815 “Recomendaciones para distancia de fuga en los aisladores de porcelana para ambientes contaminados” datos del anexo N° 4.3.1. – Grados de Contaminación, que establece niveles de contaminación según características ambientales, para el proyecto corresponde a una distancia de fuga de 20 mm/kV correspondiente a una zona de nivel de contaminación medio – Nivel II.

La línea de fuga fase-tierra está dada por la siguiente expresión:

Donde:Lfuga : Longitud de fuga fase-tierra requerida.



Lf0 : Longitud de fuga unitaria en mm/kVfase-fase.Umax : Tensión máxima del servicio.Fch : Factor de corrección por altura.

Cuadro N° 04Zona msnm fch L f0 (mm/kVɸ-ɸ) Umax (kV) Lfuga

Torata 2200 1.15 20 22.9 526.7

Como mínimo se usara aisladores con línea de fuga 526.7 mm, se considera para los aisladores poliméricos una línea de fuga de 650 mm.

4.3.6. Coordinación de protecciones.

a. Consideraciones para el cálculo de la corriente de falla.Se ha considerado el diagrama unifilar mostrado que contiene el esquema topológico del conjunto que corresponde a las condiciones de máxima demanda ara el cálculo de las corrientes de falla.

Bajo la condición antes mencionada se ha procedido a evaluar los valores máximos y mínimos de las corrientes de falla tomando como valores base una potencia aparente de 0.400 MVA y una tensión base de 10.5 KV.

Los valores de las corrientes de falla en cualquier punto de la red se ha considerado como el limitado por la impedancia de los circuitos y de los equipos conectados entre la fuente y el punto de falla, independiente de las cargas por ser una red pasiva.

Impedancia de Secuencia para la Línea.La impedancia de secuencia positiva y negativa viene dada, por:

Z(1,2)=R+JX L

La Impedancia de secuencia cero se determina a partir de la siguiente expresión:

R0=R40 ºC+0. 002864 f

X 0=0. 521 logD e

(GMR3Da2 Da1

2 Dd2 )1 /9

De=85√ pDónde: ρ : Resistencia del terreno 300 Ω/m.GMR : 0726xr´ (conductor de 7 hilos).GMR : 0.758xr´ (conductor de 19 hilos).r´ : Radio del conductor.



Impedancia Característica de la Línea.

Para la determinación de este parámetro se calculado previamente la capacitancia debida al efecto capacitivo de línea mediante la fórmula de Fisher-Himmen:

C=0 .0024×10−6

log 2 DmKd

C : Capacitancia (μf/km)Dm : Distancia eléctrica de los conductoresD : Diámetro del conductorK : Factor de corrección por número de hilos

L=0 .5442π . f

Con lo que la impedancia característica de la línea se da en ohmios y resulta:

Zc=√ LC

Corriente de cortocircuito

Para el caso de la línea primaria se ha considerado la barra de referencia en 23 kV, así como los siguientes datos:

Potencia base 0.40 MVATensión base 10kVCorriente Base 3Impedancia base 3 210.96 ΩFactor de potencia 0.9

Corriente de cortocircuito trifásica:

ICC 3φ=¿Ibase ¿¿

¿ ¿

[Z1( pu) ] ¿¿¿

Corriente de cortocircuito línea a línea:

I LL=±I √3 lb(Z1+Z2)

Corriente de corto circuito línea a tierra:

I ccLT=¿3 I base ¿

¿¿ ¿

[2Z1+Z0+Z1(pu ) ] ¿¿¿

b. Resultados del cálculo.A continuación calcularemos la coordinación de protecciones para el transformador del parque.



LADO DE ALTA TENSION

Calculo de la corriente Nominal

Siendo los datos a utilizarse los siguientes:

Potencia del Trasformador: 75 kVA67.5 kW

Voltaje en el lado de alta: 10 kVFactor de Potencia: 0.9

In= 4.33 A

Corriente de Sobrecarga .

Ix= 6.50 A

Por lo tanto el fusible tipo chicote será de 8 Amp.

Corriente de Corto circuito

Icc= 86.60 A

Corriente Inrush o magnetización

Iinrush= 51.96 ADe la Curva del fusible seleccionado 8K se obtiene.

t(s)= 0.35 s Tiempo de operación de acuerdo a curva caracteristica

V*3SIn

In*5.1Ix

In*20Icc

La coordinación de la protección se efectuó mediante el uso de fusibles ubicados en las principales derivaciones y en la subestación.

Calculo del interruptor termo magnético



Cuadro N° 05sub estacion M.D. (KW) In Id= 1.25 In TM NORMALIZADOCircuito General 49.69 83.88 104.86 100

CARGA TOTAL 49.69 PERDIDAS TRANSF 3% 1.49 SUBTOTAL 51.18 SOBRECARGA Y RESERVA 25% 12.80 POTENCIA TOTAL kW 63.98 POT TRANSFORMADOR KVA 71.08 POT. NORMALIZADA KVA 75

Voltaje en el lado de baja: 0.38 KV

TERMOMAGNETICOS SELECCIONADOS

CIRCUITO TM NORMALIZADO 3ØI 100

Calculo del Parametro I/Ir

I/Ir= 21.65

De la curva del Termomagnetico se obtiene:

t(s)= 0.009 s Tiempo de operación de acuerdo a la curva caracteristica

Para la protección de la red primaria en media tensión y del transformador de 75 KVA con una adecuada coordinación de protección, se ha seleccionado en el lado de MT, seccionadores unipolares CUT OUT con fusibles 10 KV, 8 Amp., y en el lado de BT interruptor termo magnético de 100 amperios para el interruptor general.

4.3.7. Cálculo de sistemas de puesta a tierra.

a. Resistividad del sueloLos datos de resistividades se han tomado valores típicos de los suelos, se observa en el siguiente cuadro:



Cuadro N° 06Resistividades Típicas de los suelos

TIPO DE TERRENORESISTIVIDAD

APARENTE (Ohm-m)

Terreno vegetales 10 - 50

Arcillas, limos 20-80

Tierras de cultivo 50-100

Arena arcillosas 80-200

Fango y Turbas 150-300

Tierra Aluvional 200-500

Arena y Dunas 250-800

Pedregales 300-1000

Rocas Compactas 1000-10000

Fuente: Electrificación aérea, subterránea e interiores Autor W. Ortiz R.

b. Resistencias permisibles de puesta a tierraDe Líneas y Redes Primarias

Cuadro N° 07

Tensiones Primarias Tipo Resistencia de puesta a tierra (Ohm).

Sin/con neutro corridocon retorno por tierra(trifásico 3 ó 4hilos/monofásico 1 hilo.

Subestaciones Aéreas 3

Líneas aéreas primarias 5

De Subestaciones Aéreas

Cuadro N° 08

Nivel de tensión Potencia del transformador (KVA)

Resistencia máxima a tierra

(Ohm)

Primario 100 25

Hasta 50 25

De 51 a 500 15

Mayor de 500 10

Secundario

c. Diseño de las puestas a tierra en redes primariasPara los cálculos de puesta a tierra existen varios modelos matemáticos experimentales, aplicables en redes primarias en 10 KV, trifásicas.



En este sentido, se ha evaluado considerando básicamente los diferentes tipos de terrenos y en consecuencia las diferentes resistividades del terreno por donde pasan las líneas, los modelos recomendados son los siguientes:

1. Varilla enterrado a profundidad h:2. Grupos de jabalinas paralelas:

Este método será utilizado en terrenos que presenten resistividades mayores a 80 ohmio-metro.

Dos varillasTres varillasCuatro VarillasLas puestas tierra se ha evaluado para diferentes longitudes de jabalinas y profundidades de enterramiento, recomendándose lo siguiente:

Longitud de la Varilla 2.400 M (8')Diámetro de la Varilla 0.016 M (5/8'')Profundidad de la Varilla 0.500 MDistancia de Sep. Entre Varillas 3.500 MCoeficiente de Reducción (Alfa): 0.1072

Se observa en el siguiente cuadro los valores obtenidos para resistividades entre 0 a 600 Ohmios.

Cuadro N° 09Resistencia de Puesta a Tierra con varillas

Resistividad 1 2 VARILLA 3 VARILLA 4Ohm-m VARILLA R (Ohm) R (Ohm) VARILLA

R (Ohm) R (Ohm)600 69.933 38.715 27.459 21.519500 58.277 32.262 22.882 17.933450 52.45 29.036 20.594 16.139400 46.622 25.81 18.306 14.346350 40.794 22.584 16.018 12.553300 34.966 19.357 13.729 10.76250 29.139 16.131 11.441 8.966200 23.311 12.905 9.153 7.173150 17.483 9.679 6.865 5.38100 11.655 6.452 4.576 3.58750 5.828 3.226 2.288 1.79340 4.662 2.581 1.831 1.43530 3.497 1.936 1.373 1.07620 2.331 1.29 0.915 0.71710 1.166 0.645 0.458 0.359



Para terrenos con resistividades altas lo más conveniente es hacer un mejoramiento del terreno con tierra agrícola, adicional a la instalación de varillas en paralelo y para terrenos con resistividades muy altas se hará uso de la siguiente fórmula.

d. Con Cuatro Contrapesos Horizontales en Estrella

La resistencia de puesta a tierra para esta disposición es la siguiente:

R = * Ln 2L+Ln2L+2.912-1.071 S +0.645S2 –0.145S4 (Ohm)8L r S L L2 L4

Donde:L = Longitud del brazo, variable en mR = radio del conductor, 0.0028mS/2 = Profundidad de enterramiento, 0.6m

Las resistividades del terreno para una resistencia de puesta a tierra de 17 ohmios son las siguientes:

Cuadro N° 10Resistencia de Puesta a Tierra con Cuatro Contrapesos en Estrella

Longitud del conductor (L) 19 24 38 70 80 120 150 230

Resistividad del terreno(ohm-m) 504 608 945 1560 1765 2532 3274 4711

R (OHM) 17.46 17.18 17.77 17.01 17.08 17.01 17.98 17.57

e. Configuración de la puesta a tierra

Disposición 1: (PAT-1)

Se ha previsto que las puestas a tierra estarán conformadas por varillas de Cu de 16 mm. ø x 2400 mm (5/8”ø x 2,40 m) y conductor cableado de cobre desnudo de 35 mm² de sección para la bajada,



Para esta disposición, la resistencia de puesta a tierra será:

R= ρ2 π L Ln( 2 (h+L )

√h2+a2+h )Ohms

Disposición 2: (PAT-2)

Dos Varillas de Puesta a Tierra en posición vertical dispuestas en línea recta, separadas una distancia d (d>L), y enterradas a una profundidad “h”,Para esta disposición, la resistencia de puesta a tierra será calculada así:

R2= R∗( 1+α2 ) ohms



Donde:

Considerar para todos los casos:

L Longitud de la varilla 2a Diámetro de la varilla,h Profundidad, Resistividad equivalente (ohm x m),d Distancia entre varillas m,

4.4. CÁLCULOS MECÁNICOS4.4.1. Consideraciones de diseño

Estos cálculos tienen el objetivo de determinar las siguientes magnitudesrelativas a los conductores de líneas y redes primarias aéreas en todas lashipótesis de trabajo:

Esfuerzo horizontal del conductor Esfuerzo tangencial del conductor en los apoyos Flecha del conductor Parámetros del conductor Coordenadas de plantillas de flecha máxima (sólo en hipótesis

demáximatemperatura). Ángulos de salida del conductor respecto a la línea horizontal, en

losapoyos. Vano - peso de las estructuras Vano - medio de las estructuras

4.4.2. Distancias Mínimas y alturas libres Las distancias mínimas y alturas libres de seguridad nos permiten determinar la longitud de postes y vanos máximos para cada sección de conductor además de brindar restricciones para la distribución de estructuras, éstas están definidas por las siguientes fórmulas:

a. Distancias Mínimas de seguridadDistancias entre conductores eléctricos del mismo circuito y entre sus estructuras soportadoras

La separación entre conductores se calculará para el nivel de 10 kV y para los conductores definidos en el numeral 1, de acuerdo a las Normas MEM/DEP 501, éstas se obtendrán de la forma siguiente:


α= rd r= L

Ln 4*La


Distancia mínima entre conductores de un mismo circuito a mitad del vano, “d”.

d = 0.0076 x Un x Fh + 0.37*f, para vanos hasta 180 m de longitudd = 0.0076 x Un x Fh + 0.65*f, para vanos mayores de 180 m de longitud

Distancia mínima entre los conductores y sus accesorios bajo tensión y sus elementos puestos a tierra, “ds” (mínimo 0.20 m.)

ds = 0.1 + Un / 150 = 0.253 m.

Donde:Un : Es la tensión nominal entre fases dada en kV.Fh : Factor de corrección por altura.f : Flecha máxima, calculada sin viento, en metros.

En el cuadro adjunto, se muestran estas separaciones para los conductores empleados en el proyecto.

Distancia horizontal mínima entre conductores de diferentes circuitos

Será determinada con la relación: D = 0.0076 x Un x Fh + 0.37 *f

Para la verificación de la distancia de seguridad entre dos conductores de distinto circuito debido a una diferencia de 40% de las presiones dinámicas de viento, deberá aplicarse las siguientes fórmulas:

D = 0,00746 (Un) (Fh), pero no menor que 0,20 m

Donde:U = Tensión nominal entre fases del circuito de mayor tensión, en kVFh = Factor de corrección por altitud

b. Alturas Libres (Distancias mínimas del conductor a la superficie del terreno).La distribución de estructuras se realizará respetando las siguientes alturas sobre terrenos y sobre obstáculos establecidas en la Norma MEM/DEP 501:

A la Superficie del Terreno, éstas serán determinadas considerando el conductor a máxima temperatura: En lugares accesibles sólo a peatones 5.00 m. En lugares con circulación de maquinaria agrícola 6.00 m. A lo largo de calles y caminos en zonas urbanas 6.00 m. En cruce de calles y caminos en zonas urbanas 7.00 m. A Terrenos Boscosos o a Árboles Aislados entre elConductorinferior y los árboles 2,50 mEn cruce de carreteras 7.00 m.



También establece las siguientes distancias radiales, las cuales serán determinadas a la temperatura en la condición EDS y declinación con carga máxima del viento:

Distancia radial entre el conductor y los árboles laterales 0,50 mEn laderas no accesibles a vehículos o personas 3.00 m.

Entre conductores de diferentes circuitos

La distancia vertical mínima entre conductores de diferente circuito se determinará mediante la siguiente fórmula:

D = 1,20 + 0,0102 (Fh) (kV1 + kV2 - 50)

Donde :kV1 = Máxima tensión entre fases del circuito de mayor tensión, en kVkV2 = Máxima tensión entre fases del circuito de menor tensión, en kV. Para líneas de 22.9 kV y 22.9/13.2 kV, esta tensión será 25 kVFh = Factor de corrección por altitud y temperatura.

4.4.3. Cálculo Mecánico de conductor a. Material de los conductores.

Los conductores para líneas y redes primarias aéreas serán de aleación dealuminio (AAAC), fabricados según las prescripciones de las normas ASTMB398, ASTM B399 o IEC 1089.

En casos especiales, cuando se trate de áreas geográficas próximas al mar o dezonas que presenten alto grado de contaminación, podrán utilizarse conductoresde aleación de aluminio engrasados o conductor de cobre con cubierta depolietileno. En estos casos los Consultores presentarán la justificaciónpertinente que se basará en normas internacionales, experiencias de Empresasde Electricidad Nacionales o Extranjeras.

b. Características mecánicas de los conductores de aleación de aluminio normalizados (sin grasa).

- Sección (mm²) 25 35 50 70 95

- Nº de Alambres 7 7 7 19 19

- Diámetro exterior (mm) 6,3 7,5 9,0 10,5 12,5

- Diámetro alambres (mm) 2,1 2,5 3,0 2,1 2,5

- Masa total (kg/m) 0,067 0,094 0,135 0,181 0,250

- Coef. de expansión térmica (1/°C) 2,3 x 10 -6

- Módulo de Elasticidad Final (N/mm²) 60760

- Esfuerzo en rotura (N/mm²) 295,8



c. Esfuerzos del conductor en la condición EDS.Las Normas Internacionales y las Instituciones vinculadas a la investigaciónrespecto al comportamiento de los conductores, recomiendan que en líneas conconductores de aleación de aluminio sin protección antivibrante los esfuerzoshorizontales que se tomarán de modo referencial, serán los siguientes:

En la condición EDS inicial 18% del esfuerzo de rotura del conductor(UTS)

En la condición EDS final 15% del esfuerzo de rotura del conductor(UTS)

d. Esfuerzos máximos en el conductor.Los esfuerzos máximos en el conductor son los esfuerzos tangenciales que seproducen en los puntos más elevados de la catenaria. Para los conductores dealeación de aluminio no deben sobrepasar el 60% del esfuerzo de rotura, esdecir: 180 N/mm².

e. Hipótesis de estado.Las hipótesis de estado para los cálculos mecánicos del conductor se definensobre la base de los siguientes factores:

- Velocidad de viento- Temperatura- Carga de hieloSobre la base de la zonificación y las cargas definidas por el Código Nacionalde Electricidad Suministro, se considerarán las siguientes hipótesis:

Hipótesis 1 : Condición Inicial% Tiro :18Temperatura (°C) : 15 °CV.Viento(km/h) : 0M.Hielo(mm) : 0

Hipótesis 2 : Condición de temperatura mínima sin hielo% Tiro : 60Temperatura (°C) : 0 °CV.Viento(km/h) : 50M.Hielo(mm) : 0

Hipótesis 3 : Condición de temperatura mínima con hielo% Tiro : 60Temperatura (°C) : 5 °CV.Viento(km/h) : 50M.Hielo(mm) :0

Hipótesis 4 : Condición de viento máximo% Tiro : 60Temperatura (°C) : 10 °C



V.Viento(km/h) : 94M.Hielo(mm) : 0

Hipótesis 5 : Condición de máxima temperatura% Tiro : 60Temperatura (°C) : 45 °CV.Viento(km/h) : 0M.Hielo(mm) : 0

f. Formulas consideradas.Ecuación de cambio de estado

Esfuerzo del conductor en el extremo superior derechoFormula exacta:

Formula aproximada:

Esfuerzo del conductor en el extremo superior izquierdoFormula exacta:

Formula aproximada:

Angulo del conductor respecto a la línea horizontal, en el apoyo derecho

Angulo del conductor respecto a la línea horizontal, en el apoyo izquierdo

Distancia del punto más bajo de la catenaria al apoyo izquierdoFormula exacta:

Formula aproximada:



Distancia del punto más bajo de la catenaria al apoyo derecho

Longitud del conductorFormula exacta:

Formula aproximada:

Flecha del conductor en terreno sin desnivelFormula exacta:

Formula aproximada:

Flecha del conductor en terreno desniveladoFormula exacta:

Formula aproximada:

Saeta del conductorFormula exacta:

Formula aproximada:



Carga unitaria resultante del conductor

Vano Peso

Vano Medio (Vano viento)

Vano Equivalente- Para localización de estructuras en el perfil de la línea.En estructuras con aisladores tipo PIN o aisladores rígidos, en general, el vano equivalente será igual a cada vano real; es decir, habrán tantos vanos equivalentes como vanos reales existan.

En estructuras con cadenas de aisladores, el vano equivalente es único para tramos comprendidos entre estructuras de anclaje y a este vano equivalente corresponderá un esfuerzo horizontal (To) constante.

La fórmula del vano equivalente en este caso es:

- Para elaboración de tabla de tensado.Se aplicará la fórmula consignada, tanto para líneas con aisladoresrígidos como con cadenas de aisladores de suspensión.

Simbología y esquema considerado



Notas:Para vanos menores de 300 m, relación vano/desnivel menores que 0,2y flechas inferiores al 5% de la longitud del vano, se podrá asumir queel conductor adopta la forma de la parábola y aplicarse las fórmulasaproximadas. Para vanos mayores a 300 m o cuando se tengan flechasmayores al 5% de la longitud del vano, cuando la relación desnivel/vanosea mayor que 0,2, se aplicarán, necesariamente, las fórmulas exactas dela catenaria.

g. Resumen de resultados.A continuación se presenta los resultados del cálculo mecánico de conductor de 35 mm2 de AAAC:

Cuadro N° 11Cálculo de mecánico del conductor



Vano Desnivel

(m) (m) TiroH(Kg) TMax(Kg) Flecha(m) TiroH(Kg) TMax(Kg) Flecha(m) TiroH(Kg) TMax(Kg) Flecha(m) TiroH(Kg) TMax(Kg) Flecha(m) TiroH(Kg) TMax(Kg) Flecha(m)

10 0.1 199.8 199.82 0.01 262.13 262.15 0.01 262.47 262.49 0.01 241.85 241.88 0.01 76.04 76.05 0.0220 0.2 199.8 199.82 0.02 262 262.03 0.02 263.35 263.39 0.04 243.23 243.28 0.05 78.69 78.71 0.0630 0.3 199.8 199.83 0.05 261.79 261.83 0.05 264.79 264.85 0.09 245.45 245.51 0.1 82.39 82.42 0.1340 0.4 199.8 199.84 0.09 261.51 261.55 0.08 266.72 266.8 0.15 248.38 248.47 0.18 86.59 86.64 0.2250 0.5 199.8 199.85 0.15 261.14 261.2 0.13 269.08 269.19 0.24 251.9 252.02 0.28 90.99 91.05 0.3260 0.6 199.8 199.86 0.21 260.71 260.77 0.18 271.8 271.94 0.34 255.87 256.04 0.39 95.39 95.46 0.4470 0.7 199.8 199.87 0.29 260.2 260.28 0.25 274.81 274.99 0.46 260.19 260.39 0.52 99.7 99.79 0.5880 0.8 199.8 199.88 0.38 259.64 259.73 0.33 278.05 278.27 0.59 264.74 264.99 0.67 103.87 103.98 0.7290 0.9 199.8 199.9 0.48 259.01 259.12 0.42 281.46 281.72 0.74 269.45 269.75 0.84 107.88 108.01 0.88100 1 199.8 199.91 0.59 258.34 258.46 0.52 284.99 285.29 0.91 274.26 274.61 1.01 111.72 111.87 1.05110 1.1 199.8 199.93 0.71 257.62 257.76 0.63 288.59 288.95 1.08 279.1 279.5 1.21 115.38 115.55 1.23120 1.2 199.8 199.95 0.85 256.86 257.02 0.75 292.24 292.64 1.27 283.94 284.4 1.41 118.87 119.07 1.42130 1.3 199.8 199.96 0.99 256.08 256.25 0.88 295.9 296.36 1.47 288.75 289.27 1.63 122.2 122.42 1.63140 1.4 199.8 199.98 1.15 255.27 255.46 1.02 299.55 300.06 1.69 293.5 294.08 1.86 125.37 125.62 1.84150 1.5 199.8 200 1.32 254.44 254.66 1.18 303.17 303.74 1.91 298.18 298.83 2.1 128.39 128.66 2.06160 1.6 199.8 200.03 1.51 253.6 253.84 1.35 306.75 307.38 2.15 302.77 303.49 2.35 131.26 131.56 2.29170 1.7 199.8 200.05 1.7 252.75 253.02 1.52 310.27 310.96 2.4 307.27 308.06 2.62 134 134.32 2.54180 1.8 199.8 200.07 1.91 251.91 252.2 1.72 313.73 314.48 2.66 311.67 312.53 2.89 136.6 136.95 2.79190 1.9 199.8 200.1 2.12 251.06 251.38 1.92 317.12 317.94 2.94 315.96 316.89 3.18 139.08 139.46 3.05200 2 199.8 200.13 2.35 250.23 250.57 2.13 320.43 321.32 3.22 320.14 321.15 3.48 141.44 141.85 3.32210 2.1 199.8 200.15 2.59 249.4 249.78 2.36 323.67 324.62 3.52 324.21 325.3 3.78 143.69 144.13 3.61220 2.2 199.8 200.18 2.85 248.59 249 2.6 326.82 327.85 3.82 328.17 329.34 4.1 145.83 146.31 3.9230 2.3 199.8 200.21 3.11 247.8 248.24 2.85 329.89 330.99 4.14 332.02 333.28 4.43 147.87 148.38 4.21240 2.4 199.8 200.24 3.39 247.03 247.5 3.11 332.87 334.06 4.47 335.76 337.1 4.77 149.82 150.36 4.52250 2.5 199.8 200.27 3.68 246.27 246.78 3.38 335.77 337.04 4.8 339.39 340.82 5.12 151.67 152.25 4.84260 2.6 199.8 200.31 3.98 245.55 246.09 3.67 338.59 339.94 5.15 342.91 344.44 5.48 153.44 154.06 5.18270 2.7 199.8 200.34 4.29 244.84 245.42 3.97 341.33 342.76 5.51 346.33 347.95 5.86 155.13 155.78 5.53280 2.8 199.8 200.38 4.61 244.16 244.78 4.28 343.98 345.5 5.88 349.65 351.37 6.24 156.74 157.43 5.88290 2.9 199.8 200.41 4.95 243.5 244.16 4.61 346.55 348.16 6.26 352.87 354.68 6.63 158.27 159 6.25300 3 199.8 200.45 5.3 242.87 243.57 4.94 349.05 350.75 6.66 355.99 357.9 7.04 159.74 160.51 6.62

Hip. 1 Hip. 2 Hip. 3 Hip. 4 Hip. 5

4.4.4. Cálculo Mecánico de los Postes y Crucetas a. Factores de seguridad

Los factores de seguridad mínimas respecto a las cargas de rotura serán las siguientes:

- En condiciones normales.- Poste de madera 2,2- Poste de concreto 2- Cruceta de madera 4

- En condiciones a normales con rotura de conductor.En líneas y redes primarias de electrificación rural, no se considera hipótesis de rotura de conductor.

Para los postes de madera o concreto, los factores de seguridad mínimos consignados son válidos tanto para cargas de flexión como de compresión (pandeo).

b. Formulas aplicables- Momento debido a la carga del viento sobre los conductores:

- Momento debido a la carga deLos conductores:



- Momento debido a la carga de los conductores en estructuras terminales:

- Momento debido a la carga del viento sobre la estructura:

- Momento debido al desequilibrio de cargas verticales:

- Momento total para hipótesis de condiciones normales, en estructura dealineamiento, sin retenidas:

- Momento total en estructuras terminales:

- Esfuerzo del poste en la línea de empotramiento, en hipótesisde condiciones normales:

- Carga crítica en el poste debida a cargas de compresión:

- Deflexión Máxima del Poste:

- Carga en la punta del poste de concreto, en hipótesis de condicionesnormales:

- Esfuerzo a la flexión en crucetas:

c. Características de los postes de concretoA continuación se muestra las características de los postes de concreto:



ITEM CARACTERISTICAS UND.

1 Pais de procedencia2 Fabricante3 Proceso de fabricación NTP 339.027 NTP 339.0274 Longitud de Poste M 13 135 Carga de trabajo daN 300 4006 Coeficiente de seguridad (CS) 2 27 Diametro en la punta mm 160 1608 Diametro en la base mm 355 3559 Volumen de concreto por poste m3

10 Peso total de cada poste Kg. 1500 1800

VALOR REQUERIDO

d. Simbología

4.4.5. Métodos de cálculo de retenidas Cuando las cargas que se aplican a los postes sean mayores a las que éstos puedan resistir, entonces se emplearán retenida quedando así el poste sujeto únicamente a esfuerzos de compresión, determinar las características del cable de las retenidas a usarse en las estructuras de ángulo y fin de línea es la finalidad de este ítem.



Las retenidas del proyecto estarán conformadas por cable de acero grado Siemens Martin de 3/8” (10 mm) de diámetro. El número de retenidas en los armados será el indicado en los detalles de armados normalizados por la DEP/MEM con conductores de 25 mm².

4.4.6. Cimentación de retenidas

Las retenidas serán fijadas mediante un anclaje introducido en el terreno para así lograr que el peso del terreno contenido en un tronco de pirámide que aloja en su base inferior un bloque de anclaje, contrarreste la fuerza que actúa sobre el cable de la retenida. Por ello, en este ítem se determinará las dimensiones del tronco de pirámide para las retenidas que se emplearan en el proyecto, y así verificar con los valores que comúnmente se utilizan.Se considera que el bloque de anclaje será de 50 x 50 x 20 cm. Las características del terreno y del cable de las retenidas se resumen en el cuadro siguiente:

Retenidas Usadas en el proyecto R1

Máx. tiro del cable de acero (kg.) 1576

Inclinación de la varilla ( α) con la vertical 37º

Ángulo de deslizamiento de la tierra (con respecto a la vertical), considerando tierra del tipo“tierra vegetal húmeda” ( θ ) (*)

22º

Peso especifico del terreno en las condiciones más desfavorables (Wc [ kg/m3.] ) (*) 1600

(*) Información obtenida del CNE

El cálculo de las dimensiones deberá cumplir la siguiente relación:

d x 1.5 x l >= Tr ............................................(1)

Donde :CTE1 = d x 1.5 x lTr : Tiro de la retenida en kgd : Diámetro o ancho del bloque de anclaje en cm.l : Longitud del bloque de anclaje en cm.Considerando : B = l = d,

El Volumen del tronco de pirámide será :

V = 1/3xh[(B+C)² + B² + ((B + C)²x B²) ............................................(2)

Además, se tiene:

h = xyCos * y xy² = h² + C²

Obteniéndose la relación:


h= c

√((Cosθ−2−1)


Haciendo

Se tendrá

h = C/CTE2 ……………………………(3)

También:

V x Wc = Máximo tiro del cable de acero = Tr

V = Tr / Wc ............................................(4)Reemplazando la ec. (3) en la ec. (2) e igualando esta última a la ec. (4) se obtiene el valor de “h” y de “C”.Luego, la longitud mínima de la varilla será:lmín = h / Cos *La longitud total de la varilla (Ltv) será lmín más la parte de la varilla que sobresale del terreno.El siguiente cuadro resume los cálculos de cimentación de retenidas:

Cimentación de Retenidas

Peso Esp "B" "V" Ec.(3) "h" "C" "lmín" Ec.(1)Tipo T.Rot. [kg] Wc [kg/m³] [m] [m³] CTE2 [m] [m] [m] CTE1R1 1576 37 22 1600 0.5 1.97 0.4 1.49 0.6 1.85 3750

RetenidaÁngulos

En él observamos que se cumple la relación N° 1 y la longitud de la varilla será de 8 pies o 2400 mm.

4.4.7. Cimentación de Postes El cálculo de cimentación se hará utilizando la siguiente condición de equilibrio:

Momento Actuante (Ma) < Momento Resistente (Mr)

Fp (h + t) = P*[ a - 4P] + Cbt32 3bσDónde:P : Peso total (poste + equipo + macizo) (Kg)C : Coeficiente definido por la densidad del terreno (Kg/m3).h : Altura libre del poste (m).σ : Presión admisible del terreno (Kg/m2).a : Ancho del macizo (m)b : Largo del macizo (m)t1 : Profundidad enterrada del poste (m).t : Profundidad del macizo (m).p : Peso específico del concreto (Kg/m3).Fpu : Fuerza que admite la punta del poste (Kg).Sabemos que:


CTE2=√((Cosθ )−2−1)


Peso del macizo (Pm) = (vol.macizo - vol.tronco cónico)

Volumen Tronco Conico = t3 [A 1 + A2 +√ (A1 ∗ A2 ) ]

Los datos para el cálculo son los siguientes:

C = 1,600 Kg/m3h = 11.4 mσ = 1.5 x 104 Kg/m2a = 1.00 mb = 1.00 mt1 = 1.60 mt = 1.80 mδc = 2,200 Kg/m3

Fpu= 400 Kg

A1 =π4

D02

A2 =π4

D2

Mr>Ma

Cumple con una cimentación de:1.80m x 1.00m x 1.00m (concreto)


4. calculos justificativos_v2

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