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INSTALACIONES ELÉCTRICAS II

SOPORTES PARA REDES DE DISTRIBUCIÓN

Ing. Carlos Huayllasco Montalva

MATERIALES UTILIZADOS

• Se utilizan mayoritariamente tres tipos:– Postes Metálicos– Postes de Concreto– Postes de Madera

• Otros materiales utilizados:– Torrecillas de acero– Rieles de tren (ocasionalmente)

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POSTES METÁLICOS

• Características Técnicas:– Se han usado importados (hasta 1969), sin

costura, tipo Mannesman

– En algunas redes primarias se usó postes del tipo telescópico (ELAG), franceses

– Posteriormente se han usado postes de fierronacionales (similar al Mannesman, con costura)

– Postes con cuerpos troncocónicos de diferentes longitudes

POSTES METÁLICOS

• Especificaciones Técnicas:– Debe indicarse la longitud

– Fuerza de trabajo en la punta (a 10 cm)

– Espesor mínimo (3 a 5 mm)

– Tratamiento anticorrosivo (limpieza o arenado, una o dos capas de pintura anticorrosiva y de acabado)

– En la parte interna se suele usar una capa de brea (en toda la longitud o sólo la parte enterrada)

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POSTES METÁLICOS

• Consideraciones en Cálculo:– Esfuerzos mecánicos a que está sometido– Acción de conductores– Esfuerzos máximos de deformación

permanente y de pandeo– Coeficiente de Seguridad = 1,5 (trabajo

normal)– Coeficiente de Seguridad = 1,1 (trabajo

anormal, rotura de conductores)– Ambos respecto al esfuerzo de fluencia

mínimo

POSTES METÁLICOS

• Transporte:– Gran facilidad por poco peso– Puede sufrir deterioro en la pintura

• Montaje:– Se realiza en poco tiempo (bajo peso)– Se puede usar cimentación (base de

concreto)

• Mantenimiento:– Susceptibles de corrosión y oxidación (costa)– Considerable costo por repintado

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POSTES DE CONCRETO

• Características Técnicas:– Puede ser concreto armado centrifugado o

vibrado

– Se fabrican desde 3 hasta 15 m

– También se han usado de sección C que resultan económicos en gran escala

– Son de forma troncocónica, van de metro en metro

– Llevan una canastilla interna de fierro

POSTES DE CONCRETO

• Especificaciones Técnicas:– Se especifican por L / Fp / c / b

L = Longitud total en m

Fp = Fuerza en la punta en kg

(a 0,10 m de la cima,

0,15 m NTP 339.027:2008)

c = Diámetro en la cima en mm

b = Diámetro en la base en mm

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POSTES DE CONCRETO

• Consideraciones en Cálculo:– La fuerza de trabajo se especifica con

coeficiente de seguridad de 2, se rompe al doble de esa fuerza

– Esfuerzos mecánicos debido a los conductores y viento

– Coeficiente de Seguridad = 2 (trabajo normal)– Coeficiente de Seguridad = 1,5 (trabajo

anormal, rotura de conductores)– Se comprueba la compresión debida al peso

POSTES DE CONCRETO

• Transporte:– Costoso por mayor peso– Se deterioran durante transporte y manipuleo,

en carreteras no pavimentadas– Los vibrados pueden fabricarse en la obra

• Montaje:– Requieren de grúas u otros elementos

auxiliares– Se puede usar o no usar bases de

cimentación• Mantenimiento:

– No requiere mantenimiento– Por fisuramiento puede afectarse el fierro

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POSTES DE MADERA

• Características Técnicas:– Se usa madera nacional tratada de

variedades diversas– Los árboles usados para postes deben ser de

largos apropiados, más o menos rectos, tronco redondo y escasamente ahusados, con alta durabilidad natural

– Variedades de Sierra:• Eucalliptus Glóbulus Labill• Eucalliptus Viminalis Labill• Esfuerzo varía entre 549 a 900 kg/cm2

POSTES DE MADERA

– Variedades de Selva:• Nogal Amarillo (terminalia amazonia) 617 a 1 074

kg/cm2

• Capirona de Altura (calycophylum sp) 1 723 kg/cm2

• Bolaina Negra (luchea sp) 820 kg/cm2

• Chimicua Colorada (psendolmedia leavis) 731 kg/cm2

• Copal (dacryodes kukachkana) 731 kg/cm2

• Romerillo Hembra (podocarpus montanus) 681 kg/cm2

• Romerillo Macho (podocarpus rospigliosi) 493 kg/cm2

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POSTES DE MADERA

– Se designan por “clase” y “grupo”CLASE

1703404505506808601 0901 3601 6802 040kg*

10987654321Clase

GRUPO

400 --- 500E

501 --- 600D

601 --- 700C

701 --- 800B

Mayor de 800A

Máximo esfuerzo (kg/cm2)Grupo

* Fuerza de flexión máxima a 0,30 m de la cima

POSTES DE MADERA

• Especificaciones Técnicas:–En su especificación debe indicarse

Especie del árbolLongitudClaseGrupo

Además el tratamiento de preservación a que son sometidos

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POSTES DE MADERA

• Consideraciones en Cálculo:– Coeficiente de Seguridad = 3 (trabajo normal)

– Coeficiente de Seguridad = 2 (trabajo anormal, rotura de conductores)

POSTES DE MADERA

– Tratamiento Preservante:• Se emplean sales preservantes (Boro, Cobre y

Cromo o Arsénico, Cobre y Cromo)

• Creosotas, proceden de destilación de alquitrán de hulla

• Orgánicos, es insoluble en agua, se emplea disueltos en solventes orgánicos. Excepto sal sódica del pentaclorofenol que es soluble al agua

• Las sales se aplican a presión, en autoclave, o por método boucherie (savia se reemplaza con la sal por gravedad)

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POSTES DE MADERA

Tratamiento Boucherie

POSTES DE MADERA

Tratamiento Boucherie

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POSTES DE MADERA

Tratamiento Boucherie

POSTES DE MADERA

Plataforma

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POSTES DE MADERA

Caballetes

POSTES DE MADERA

Casquetes

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POSTES DE MADERA

Casquetes

POSTES DE MADERA

Dimensiones

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POSTES DE MADERA

• Transporte:– Es barato y sin riesgo

• Montaje:– Fáciles de instalar por ser livianos

– No se emplea base de cimentación, se afirma el fondo con ripio y se agrega arena o tierra cernida, con piedras medianas (15 cm de diám.) en proporción de 25% de piedras

POSTES DE MADERA

• Mantenimiento:– Reducido, orientado a impedir su

destrucción por hongos o insectos

– En ocasiones aplicar una capa de sal venenosa a manera de pintura, en otros casos se reinyecta la sal en la línea de tierra

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SELECCIÓN DE POSTES

Se considera el costo del material, transporte y montaje, y costos anuales de depreciación, intereses y mantenimiento

COMPARACIONES TÉCNICAS

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CÁLCULO DE SOPORTES

• Selección de la longitud:– Altura mínima del conductor al piso:

Según el Código Nacional de Electricidad, instalaciones a lo largo de calles. Ej: RS, zona urbana, 5,5 m

– Longitud libre para flecha: De cálculos mecánicos se toma flecha mayor con un margen de seguridad

CÁLCULO DE SOPORTES

• Selección de la longitud:– Longitud libre para empotramiento:

Depende si tiene cimentación en base de concreto

1Con base: t = ------ (Long.poste)

10Long.poste

Sin base: t = ----------------- + 0,610

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CÁLCULO DE SOPORTES

• Selección de la longitud: Ej. BT

0,3 m

0,6 m

Long.flecha

5,5 m

t

0,3 + 0,6 + 0,35 + 5,5 + L/10 + 0,6 = L

9L/10 = 7,35

L = 8,17 m

Se escoge L = 9 m

t = 9/10 + 0,6 = 1,5 m

L = 0,3 + 0,6 + 0,35 + 5,5 + 1,5 = 8,25 m

La diferencia de 0,75 m se reparte entre t y la Long.flecha, dando más a t

t = 2,15 m; Long.flecha = 0,45 m

t

CÁLCULO DE SOPORTES

• Fuerza del viento sobre el poste:

(dm – do)d = dm - ------------------ x t

(h + t)do + d

Fvp = ( ------------ ) x h x Pv2

h d + 2doz = ---- ( ------------ )

3 d + do

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CÁLCULO DE SOPORTES

• Momento del viento sobre el poste:Mvp = Fvp x z

• Tracción de conductores y viento sobre ellos:

CÁLCULO DE SOPORTES

øe Fvc = d x --------- x Pv x Cos ----

1 000 2

øe = diámetro exterior del conductor (mm)

Fuerza sobre los conductores

Fc = Tc + Fvc (para cada conductor)

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CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

En el cálculo se analiza el peor caso

CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

Fp = Fuerza en la punta (0,10 m de cima, 0,15 mNTP 339.027:2008 para concreto,0,10 m para fierro y 0,30 m para madera)

Mc = Momento debido a conductoresMvp = Momento debido a viento sobre el poste

Mc = l1xFc1 + 2l2xFc1 + l3xFc2 + l4xFc3 + 3l5xFc4

Mvp = Fvp x zM = Mvp + Mc

MFp = ----------

h – 0,1

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CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

Fp tendrá una parte entera y otra en función de Sen(/2) y Cos(/2)

Dando valores a se obtiene Fp

Fp

60504030201510520

CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

• Rotura de conductores:Sólo para RPMomento Flector

Mf = 0,5 x Tmáx x l

Se calcula para cada conductor

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CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

• Rotura de conductores:Momento Torsor

Mt = 0,5 x Tmáx x Xc

Se calcula para cada conductor

CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

• Momento equivalente:

Mf 1Mequi = ------- + ---- (Mf2 + Mt2)1/2

2 2

• Fuerza equivalente en la cima:

MequiFequi = ------------- (por rotura de conductores)

h – 0,1

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CÁLCULO DE POSTES DE MADERA

• Clase:Se calcula Fp según procedimiento de postes de concreto

M

Fp = ------------

h – 0,3

• Grupo:Se calcula Rv y Rc

Rv = Esfuerzo en línea de tierra (viento y cond.)

Rc = Esfuerzo por cargas verticales

CÁLCULO DE POSTES DE MADERA

M (kg-m)

Rv = -----------------------

3,13 x 10-5 x C3

C = circunferencia a nivel de tierra (cm)

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CÁLCULO DE POSTES DE MADERA

P h2 x S

Rc = ----- (1 + K ------------- ) (kg/cm2)

S x I

P = suma cargas verticales

K = coeficiente, para madera = 2

= coeficiente, poste empotrado = 0,25

S = sección empotramiento (cm2)=xd2/4

I = momento inercia de sección (cm4)=xd4/64

h = altura libre del poste (m)

d = diámetro a nivel de línea de tierra (cm)

CÁLCULO DE POSTES DE MADERA

Rtotal = Rv + Rc (kg/cm2)

En caso de usar retenida se sumará la acción vertical de esta sobre el poste, en adición a las cargas verticales

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CÁLCULO DE POSTES TUBULARES METÁLICOS

Se determina esfuerzo final

M (kg-cm)

final = -----

W (módulo sección cm3)

D4 – d4

W = ------ x --------------

32 D Coef.Seg. fluencia mín. / final

CÁLCULO DE POSTES TUBULARES METÁLICOS

Un cálculo que se suele efectuar es el de la deflexión, consiste en determinar la flecha en la cima debido al pandeo, se acepta que esta flecha no supere el 2,5 a 3 % de la longitud libre del poste (parte no enterrada)

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EJEMPLO DE CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

EJEMPLO DE CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO

–Velocidad del viento = 75 km/h

–Con cimentación

–Coeficiente de seguridad:• Trabajo normal = 2,00

• Trabajo anormal = 1,50

Datos de Conductores

700,522525Aa

350,313510Cu

350,346035Cu

350,387070Cu

Vano

(m)

Flecha

(m)

Tiro Trabajo (kg)S(mm2)Material

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