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CONSEJO FEDERAL DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA PLAN DE CAPACITACIÓN Curso: "DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" TP N°1 – PARTE 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras. DOCENTES: Ing. Mario Roberto Gos Ing. Oscar Kirschbaum ALUMNO: Ing. Sebastián A. Marcoaldi AÑO: 2012

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Page 1: Calculo LAT

CONSEJO FEDERAL DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

PLAN DE CAPACITACIÓN

Curso:

"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN

DE ENERGÍA ELÉCTRICA"

TP N°1 – PARTE 3:

Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

DOCENTES:

Ing. Mario Roberto Gos

Ing. Oscar Kirschbaum

ALUMNO:

Ing. Sebastián A. Marcoaldi

AÑO:

2012

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 2 de 25

Guía para realizar el TP:

1) Utilizaremos cable de Al/Ac de 300/50 mm2.

2) Cable de protección Ac 50 mm2.

3) Vano a utilizar 280 m.

4) Disposición de la Línea Triangular equilátera ó Cruceta inferior y ménsula,

según el tipo que se utilice en la región en la que les toca trabajar, en ambos

casos, con ménsula de cable de protección.

5) Cadena de aisladores de vidrio sin control de campo, utilizando 9 ó 10, según la

región en la que trabajen (por ej. EPEC utiliza 10).

6) Se deben utilizar coeficientes de seguridad para los soportes de Hº Aº 2,5 en la

Hip normal y 2 en la extraordinaria.

7) Hay que definir el poste de suspensión, una retención recta, una angular de 30º

y un terminal con acometida a pórtico por su parte posterior con un vano de

100 mts.

Utilizando lo visto en las clases y el apunte del módulo, están en condiciones de

desarrollar el proyecto, para lo cual se sugiere ir avanzando primero en realizar los

cálculos mecánicos de cables de energía y de protección y enviarlo para que Oscar los

corrija. Luego de aprobado el punto anterior, realizar el diseño geométrico del cabezal

y enviarlo. Por último, definir altura y tiro en la cima del poste de suspensión.

Cualquier duda, a disposición. Saludos.

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 3 de 25

Objetivo: Dimensionamiento cálculo mecánico de las estructuras de Suspensión, Retención Recta, Retención 30° y Terminal de acometida a la ET. Cálculo de las distancias de seguridad y diseño geométrico del cabezal. Se utiliza como antecedente el cálculo mecánico del conductor del TP 1 Parte 1 y el diseño geométrico de la estructura de suspensión del TP 1 Parte 2 aprobados previamente. Con esta parte se completan los requerimientos de la cátedra para la aprobación del trabajo práctico. Estados atmosféricos: Según Especificación Técnica GI-026-002 de ENERSA.

Datos del Conductor de Energía:

• Tipo: Aluminio con alma de acero (IRAM 2187).

• Sección: 300/50 mm2

• Sección Real: 353,5 mm2

• Diámetro Exterior: 24,5 mm

• Masa: 1227 kg/km

• Módulo de Elasticidad: 7700 daN/mm2

• Coeficiente de dilatación lineal: 18,9 x 10-6

Tensión admisible para el conductor de energía según estado: De acuerdo a Especificación Técnica GI-026-002 de ENERSA.

• Estado 1: 11,76 daN/mm2

• Estado 2: 10,00 daN/mm2

• Estado 3: 10,80 daN/mm2

• Estado 4: 10,1 7 daN/mm2

• Estado 5:σ=5,2 (1+0,15 (500-a) /350) daN/mm2 (para un vano de 280 m 5,69

daN/mm2)

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 4 de 25

Datos del Hilo de Guardia:

• Tipo: Cable de acero (IRAM 722).

• Sección: 50 mm2

• Sección Real: 48,26 mm2

• Diámetro Exterior: 9,0 mm

• Masa: 394 kg/km

• Módulo de Elasticidad: 20000 daN/mm2

• Coeficiente de dilatación lineal: 11,0 x 10-6

Tensión admisible para el cable de acero según estado: De acuerdo a Especificación Técnica GI-026-002 de ENERSA.

• Estado 5: 18 daN/mm2

Resultados cálculo mecánico del conductor: El cálculo mecánico fue realizado con el software CAMELIA:

Se observa que en ningún estado se supera la tensión admisible del conductor. Resultados cálculo mecánico del hilo de guardia: El cálculo mecánico fue realizado con el software CAMELIA:

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 5 de 25

Para todos los estados, se verifica que la flecha del hilo de guardia es menor al 90% de la flecha del conductor de energía. Por otro lado, la tensión admisible del hilo de guardia se encuentra dentro de los valores permitidos.

Datos de los aisladores: Para las suspensiones se usarán cadenas de 9 aisladores de vidrio templado. Aisladores tipo S 22 - U 120 BS (MN 12), según IRAM 2077.

• Cantidad de elementos: 9

• Diámetro: 255 mm

• Paso: 146 mm

• Peso por unidad: 5,9 kg Fuerza del viento sobre la cadena de aisladores:

��� � � � �16 � �

C = 1 (coeficiente de presión dinámica) S = 0,0186 m2 (superficie del aislador calculada como un triángulo de base igual al diámetro y altura igual al paso). Fuerza calculada para viento máximo de 140 km/h en toda la cadena: 15,8 kg. Fuerza calculada para viento de tormenta de 72 km/h en toda la cadena: 4,2 kg. Fuerza de viento sobre el conductor de energía:

��� � � � 0,75 � �16 � �0,6 � 80

���

C = 1 (coeficiente de presión dinámica) am = 280 m (vano medio) Fuerza calculada para viento máximo de 140 km/h: 431,7 kg. Fuerza calculada para viento de tormenta de 72 km/h: 114,2kg.

EstadoFlecha

Conductor

90 % Flecha

Conductor

Flecha

Hilo de guardia

Conductor vs

hilo de guardia

1 6,98 6,28 5,37 77%

2 5,04 4,54 4,17 83%

3 6,68 6,01 6,01 90%

4 5,22 4,70 4,28 82%

5 5,98 5,38 4,73 79%

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 6 de 25

Declinación de la cadena de aisladores: Con estos datos podemos calcular el ángulo de declinación de la cadena se aisladores.

� � ��� �� ���� � ���/2"� � "�/2 �

Ángulo de declinación para viento máximo de 140 km/h: 49,8° Ángulo de declinación para viento de tormenta de 72 km/h: 17,4° Fvc: fuerza del viento sobre el conductor. Fva: fuerza del viento sobre la cadena de aisladores. Gc: peso del conductor. Ga: peso de la cadena de aisladores. Distancia entre conductores: La expresión que se aplica es la siguiente:

#� � $ %& � '� � ()150

K = 0,65. Depende del ángulo entre los conductores en el cabezal (aproximadamente 60° para la disposición en triángulo equilátero) y de la declinación máxima de la cadena de aisladores (calculada en 50° aproximadamente). f = 6,98 m, es la flecha máxima de los conductores. la = 1,63 m, es la longitud de la cadena de aisladores, tomada desde la sujeción en el péndulo hasta el eje del cable en la morsa de suspensión. Aisladores 1,31 m y accesorios 0,32 m. Un = 132 kV, es la tensión nominal de la LAT. La distancia mínima ente conductores resulta, Dc = 2,79 m. Distancia entre ménsulas: La expresión que se aplica es la siguiente: *+ � ', � '� � 1,26 lp = 0,3 m, es la longitud del péndulo. dm resulta: 3,19 m Como dm es mayor a Dc, se considera dm como distancia entre ménsulas. A los fines

prácticos adoptamos la distancia entre ménsulas de 3,2 m.

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

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Distancia mínima a masa: La expresión que se aplica es la siguiente:

*�- � ()150

dt1 = 0,88 m Longitud de la ménsula: La expresión que se aplica es la siguiente:

'+ � '� � ./0 1�2 � *�- � *�,2 � 0,02 dmp: se adopta como diámetro medio de la estructura 0,5 m, luego se debe verificar con los resultados de los cálculos mecánicos de la misma. La longitud de la ménsula calculada es de 2,4 m. Altura del cable de protección: La expresión del método de Langrehr es:

3�, � 13 52 � 3�6 � √3 � 1'+ 8 '+�,2 � 93�6 � 4 � √3 � 1'+ 8 '+�,2 � 3�6;-/<

Lmcp, es la longitud de la ménsula del cable de protección, se adopta 0,5 m hcs = altura del cable superior. 3�6 � 3' � &��= � *� hl = 7 m, el la altura libre del conductor para una línea rural. fmax = 6,98 m, es la flecha máxima calculada para el estado 1 en el cálculo mecánico del conductor. Entonces, hcs = 17,2 m, adoptamos 17,5 m. Del cálculo resulta hcp = 20,5 m. De acuerdo a Especificación Técnica GI-026-002 de ENERSA, se debe verificar un apantallamiento de 30° del cable de protección respecto a los conductores de energía.

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

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Verificación del apantallamiento con respecto al conductor superior:

3�, � 3�6 � 1'+ 8 '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 20,8 m.

Verificación del apantallamiento con respecto al conductor medio:

3�, � 3�+ � 1'+ � '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 19,3 m. Se adopta 21 m como altura para el cable de protección.

Altura de la estructura: La expresión que se aplica es la siguiente, donde se considera un empotramiento del 10 %:

? � 3�,0,9

H calculado es 23,3 m, adoptamos el valor normalizado próximo superior de 23,5 m.

A continuación se muestra en un dibujo a escala el dimensionamiento geométrico de la estructura, de acuerdo a los cálculos realizados.

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 9 de 25

Figura 1: Dimensiones generales.

A continuación se muestra en un dibujo a escala la verificación de las distancias de seguridad, de acuerdo a los cálculos realizados.

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 10 de 25

Figura 2: Distancias mínimas

Figura 3: Apantallamiento del cable de protección.

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 11 de 25

Cálculo mecánico de la estructura de suspensión Resumen de datos del diseño geométrico:

Con los datos anteriores, seleccionamos la siguiente estructura a verificar:

Detalle de fuerzas que debe soportar la estructura:

Datos del diseño geométrico Abreviatura

Altura de la estructura 23,5 m H

Altura libre 21,2 m Hl

Altura de la ménsula superior 19,4 m Hms

Altura de la ménsula media 17,8 m Hmm

Altura de la ménsula inferior 16,2 m Hmi

Longitud de la ménsula del conductor 2,4 m LmC

Longitud de la ménsula del cable de

protección 0,5 mLmhg

Coeficiente de reducción a la cima 2,52 Cr

Datos de estructura seleccionada Abreviatura

Rotura 4350 daN R

Altura total del poste 23,5 m H

Peso 9225 daN

Diámetro en la cima 0,40 m dcp

Conicidad 1,50 cm/m

Diámetro en el empotramiento 0,72 m dep

Diámetro en la base 0,75 m

Pesos Abreviatura

Peso del conductor 344 daN Wc

Peso del cable de guardia 110 daN Whg

Peso de la cadena de aisladores 53 daN Wca

Peso de la ménsula del conductor 412 daN Wmc

Peso de la ménsula del cable de guardia 57 daN Wmhg

Peso del poste 9225 daN

Peso total 11818 daN

Carga de Viento Abreviatura

Carga de viento sobre el conductor 432 daN Fvc

Carga de viento sobre el hilo de guardia 159 daN Fvhg

Carga de viento sobre los aisladores 16 daN Fva

Carga de viento sobre la estructura 354 daN Fvp

Carga por desequilibrio 63,7 daN Fd

Tiros Abreviatura

Tiro del conductor (viento max) 2886 daN TirC

Tiro del hilo de guardia (viento max) 1278 daN TirHg

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 12 de 25

Fórmulas usadas:

��A � 0,7 � 16 � ?'

6 12 � *�A � */A2

�* � 1B� � B��2 � C�� � B3� � C�3� � B�� � C��3 � B�3� � C�3�3?'

La estructura seleccionada verifica las hipótesis de cálculo para las solicitaciones mecánicas.

Hipótesis de carga FN.1

FN.1 = Y = Fd + (Fvc+Fva) x Cr + Fvp + Fvhg 1706 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.1 2,55 Determinante FN.1

Hipótesis de carga FE.1

X = 0,5 x TirC x Hms / Hl 1324 daN

Y= Fd 64 daN

Resultante FE.1 = (X2 + Y

2)

1/21325 daN

Coeficiente de seguridad = R/FE.1 3,28

Flexotorsión

Mf = 0,5 x TirC x Hms 27994 daN.m

Mt = 0,5 x TirC x LmC 3463 daN.m

M=0,5 (Mf + (Mf2 + Mf

2)

1/2) 28101 daN.m

X = M/Hl 1329 daN

Y = Fd 63,7 daN

Resultante FE.1 = (X2 + Y

2)

1/21330 daN

Coeficiente de seguridad = R/FE.1 3,27

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 13 de 25

Cálculo mecánico y dimensionamiento de una estructura de retención recta RR Datos del puente de conexión: Para las retenciones se utilizan cadenas dobles de 10 elementos cada una.

Distancia entre ménsulas: *� � �'/�3�D � 0,15 � 1,26 � 2,71 �

Como dm > Dc se adopta dm = 2,8 m como distancia entre ménsulas.

Longitud de la ménsula: C�� � �'/�3�D E ./0 1F2 � *�1 � G+, � 0,02 � 1,84 �

Se adopta LmC = 2 m

Altura del cable de protección: La expresión del método de Langrehr es:

3�, � 13 52 � 3�6 � √3 � 1'+ 8 '+�,2 � 93�6 � 4 � √3 � 1'+ 8 '+�,2 � 3�6;-/<

Lmcp, es la longitud de la ménsula del cable de protección, se adopta 0,5 m hcs = altura del cable superior. 3�6 � 3' � &��= � *� hl = 7 m, el la altura libre del conductor para una línea rural. fmax = 6,98 m, es la flecha máxima calculada para el estado 1 en el cálculo mecánico del conductor. Entonces, hcs = 16,8 m, adoptamos 17 m. Del cálculo resulta hcp = 19,4 m. De acuerdo a Especificación Técnica GI-026-002 de ENERSA, se debe verificar un apantallamiento de 30° del cable de protección respecto a los conductores de energía.

Puente de conexión

Longitud de la cadena de retención (10

elementos)1,46 m

Accesorios Retención 0,77 m

Longitud total de la cadena de retención 2,23 m

Flecha del puente de conexión 1,3 m

Angulo de declinación del puente de

conexión32 °

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 14 de 25

Verificación del apantallamiento con respecto al conductor superior:

3�, � 3�6 � 1'+ 8 '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 19,6 m.

Verificación del apantallamiento con respecto al conductor medio:

3�, � 3�+ � 1'+ � '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 18,5 m. Se adopta 20 m como altura para el cable de protección.

Altura de la estructura: La expresión que se aplica es la siguiente, donde se considera un empotramiento del 10 %:

? � 3�,0,9

H calculado es 22,2 m, adoptamos el valor normalizado próximo superior de 22,5 m.

Cálculo mecánico de la estructura RR La estructura será del tipo doble, orientada en el sentido del eje de la línea. Resumen de datos del diseño geométrico:

Datos del diseño geométrico Abreviatura

Altura de la estructura 22,5 m H

Altura libre 20,3 m Hl

Altura de la ménsula superior 17 m Hms

Altura de la ménsula media 15,6 m Hmm

Altura de la ménsula inferior 14,2 m Hmi

Longitud de la ménsula del conductor 2 m LmC

Longitud de la ménsula del cable de

protección0,5 m Lmhg

Coeficiente de reducción a la cima 2,31 Cr

Hv1 (m) Hv2 (m) Hv3 (m) Hv4 (m)

Altura de los vínculos 11,8 9,2 6,3 3,3

Distancia desde la cima 8,5 11,1 13,9 17,0

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 15 de 25

Con los datos anteriores, seleccionamos la siguiente estructura a verificar:

Detalle de fuerzas que debe soportar la estructura:

Fórmulas usadas:

��AD � 0,7 � 16 � ?'

6 12 � *�A � */A2 � 2,5

��AC � 0,7 � 16 � ?'

6 12 � *�A � */A2 � 1,5

�* � 1B� � 2 � B��2 � C�� � B3� � C�3� � B�� � C��3 � B�3� � C�3�3?'

Datos de estructura seleccionada (para formar una doble) Abreviatura

Rotura 3000 daN R

Altura total del poste 22,5 m H

Peso 7024 daN

Diámetro en la cima 0,31 m dcp

Conicidad 1,50 cm/m

Diámetro en el empotramiento 0,61 m dep

Diámetro en la base 0,65 m

Pesos Abreviatura

Peso del conductor 344 daN Wc

Peso del cable de guardia 110 daN Whg

Peso de la cadena de aisladores 118 daN Wca

Peso de la ménsula del conductor 534 daN Wmc

Peso de la ménsula del cable de guardia 166 daN Wmhg

Peso de las estructuras 14048 daN

Peso Vínculo 1 665 daN

Peso Vínculo 2 750 daN

Peso Vínculo 3 1300 daN

Peso Vínculo 4 1575 daN

Peso total Vínculos 4290 daN

Peso total 21601 daN

Carga de Viento Abreviatura

Carga de viento sobre el conductor 432 daN Fvc

Carga de viento sobre el hilo de guardia 159 daN Fvhg

Carga de viento sobre los aisladores 35 daN Fva

Carga de viento sobre la estructura -

Perpendicular al eje de la LAT - (FvpP)689 daN FvpP

Carga de viento sobre la estructura - En

el sentido del eje de la LAT- (FvpL)413 daN FvpL

Carga por desequilibrio 78,9 daN Fd

Tiros Abreviatura

Tiro del conductor (viento max) 2886 daN TirC

Tiro del hilo de guardia (viento max) 1278 daN TirHg

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 16 de 25

La estructura seleccionada verifica las hipótesis de cálculo para las solicitaciones mecánicas.

Hipótesis de carga FN.1

Y = Fd + (Fvc+2xFva) x Cr + FvpP + Fvhg 2087 daN

FN.1 = Y/2 1043

Coeficiente de seguridad = R/FN.1 2,88 Determinante FN.1

Hipótesis de carga FN.3

X = 2/3 x (TirC x Cr + TirHg) + FvpL 5712 daN

Y= Fd 79 daN

Resultante FN.3 = X/8 + Y/2 753 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.3 3,98

Flexotorsión

Mf-X = (2/3 x (TirC x Cr + TirHg) + FvpL) x

Hl115665 daN.m

Mt = 2/3 x TirC x LmC + 2/3 x TirHg x Lmhg 4274 daN.m

M=0,5 (Mf + (Mf2 + Mf

2)

1/2) 115704 daN.m

X = M/Hl 5714 daN

Y= Fd 79 daN

Resultante FN.3 = X/8 + Y/2 754 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.3 3,98

Hipótesis de carga FE.1

X = TirC x Hms / Hl 2423 daN

Y= Fd 79 daN

Resultante FE.1 = X/8 + Y/2 342 daN

Coeficiente de seguridad = R/FE.1 8,76

Flexotorsión

Mf-X = TirC x Hms 49062 daN.m

Mt = TirC x LmC 5772 daN.m

M=0,5 (Mf + (Mf2 + Mf

2)

1/2) 49231 daN.m

X = M/Hl 2431 daN

Y= Fd 79 daN

Resultante FE.1 343 daN

Coeficiente de seguridad = R/FE.1 8,74

Page 17: Calculo LAT

"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 17 de 25

Cálculo mecánico y dimensionamiento de una estructura de retención angular – RA 30° Datos del puente de conexión: Para las retenciones se utilizan cadenas dobles de 10 elementos cada una.

Distancia entre ménsulas: *� � �'/�3�D � 0,15 � 1,26 � 2,71 �

Como dm > Dc se adopta dm = 2,8 m como distancia entre ménsulas. Se usarán dos longitudes de ménsula: Ménsula larga, para el lado de la estructura con los postes traccionados.

C�C � �'/�3�D � ./0 1F2 � *�1 � G+, � 0,02 � C� � ./0 H�)IJKL

M � -N � 1*�A � �/A2 �

cos 30 ° � 2,78 � Se adopta LmL = 2,9 m

Ménsula corta, para el lado de la estructura con los postes comprimidos.

C�� � �'/�3�D � ./0 1F2 � *�1 � G+, � 0,02 8 C� � ./0 H�)IJKL

M � N � 1*�A � �/A2 �

cos 30 ° � 1,98 � Se adopta LmC = 2,1 m Sep: es la distancia media entre estructuras, 0,75 m aproximadamente. (0,3 m en la cima más 4 cm/m).

Altura del cable de protección: La expresión del método de Langrehr es:

3�, � 13 52 � 3�6 � √3 � 1'+J 8 '+�,2 � 93�6 � 4 � √3 � 1'+J 8 '+�,2 � 3�6;-/<

Lmcp, es la longitud de la ménsula del cable de protección, se adopta 0,5 m hcs = altura del cable superior.

Puente de conexión

Longitud de la cadena de retención (10

elementos)1,46 m

Accesorios Retención 0,77 m

Longitud total de la cadena de retención 2,23 m

Flecha del puente de conexión 1,3 m

Angulo de declinación del puente de

conexión32 °

Angulo de la LAT 30 °

Page 18: Calculo LAT

"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 18 de 25

3�6 � 3' � &��= � *� hl = 7 m, el la altura libre del conductor para una línea rural. fmax = 6,98 m, es la flecha máxima calculada para el estado 1 en el cálculo mecánico del conductor. Entonces, hcs = 16,8 m, adoptamos 17 m. Del cálculo resulta hcp = 20,5 m. De acuerdo a Especificación Técnica GI-026-002 de ENERSA, se debe verificar un apantallamiento de 30° del cable de protección respecto a los conductores de energía. Verificación del apantallamiento con respecto al conductor superior:

3�, � 3�6 � 1'+J 8 '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 21,2 m.

Verificación del apantallamiento con respecto al conductor medio:

3�, � 3�+ � 1'+R � '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 18,7 m. Se adopta 21,5 m como altura para el cable de protección.

Altura de la estructura: La expresión que se aplica es la siguiente, donde se considera un empotramiento del 10 %:

? � 3�,0,9

H calculado es 23,9 m, adoptamos el valor normalizado próximo superior de 24 m.

Page 19: Calculo LAT

"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 19 de 25

Cálculo mecánico de la estructura RA 30° La estructura será del tipo triple (un poste comprimido y dos traccionados). Dos ménsulas largas (superior e inferior) y una corta. Resumen de datos del diseño geométrico:

Con los datos anteriores, seleccionamos la siguiente estructura a verificar, siendo la de menor resistencia R para una H de 24 m (según Prear):

Datos del diseño geométrico Abreviatura

Altura de la estructura 24 m H

Altura libre 21,6 m Hl

Altura de la ménsula superior 17 m Hms

Altura de la ménsula media 15,6 m Hmm

Altura de la ménsula inferior 14,2 m Hmi

Longitud de la ménsula larga del

conductor 2,9 mLmL

Longitud de la ménsula corta del

conductor 2,1 mLmC

Longitud de la ménsula del cable de

protección 0,5 mLmhg

Coeficiente de reducción a la cima 2,17 Cr

Hv1 (m) Hv2 (m) Hv3 (m) Hv4 (m)

Altura de los vínculos 11,8 9,2 6,3 3,3

Distancia desde la cima 9,8 12,4 15,3 18,3

Datos de estructura seleccionada (para formar una triple) Abreviatura

Rotura 3450 daN R

Altura total del poste 24,0 m H

Peso 8308 daN

Diámetro en la cima 0,34 m dcp

Conicidad 1,50 cm/m

Diámetro en el empotramiento 0,66 m dep

Diámetro en la base 0,70 m

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Detalle de fuerzas que debe soportar la estructura:

Fórmulas usadas:

��AD � 0,7 � 16 � ?'

6 12 � *�A � */A2 � 3,2

��AC � 0,7 � 16 � ?'

6 12 � *�A � */A2 � 2,5

�* � 1B� � 2 � B��2 � 12 � C�C 8 C��2 � B3� � C�3� � 2 � B�C � C�C3 8 B�� � C��3 � B�3� � C�3�3?'

Pesos Abreviatura

Peso del conductor 344 daN Wc

Peso del cable de guardia 110 daN Whg

Peso de la cadena de aisladores 118 daN Wca

Peso de la ménsula larga del conductor 1663 daN WmL

Peso de la ménsula corta del conductor 842 daN WmC

Peso de la ménsula del cable de guardia 267 daN Wmhg

Peso de las estructuras 24924 daN

Peso Vínculo 1 1450 daN

Peso Vínculo 2 2225 daN

Peso Vínculo 3 2900 daN

Peso Vínculo 4 3525 daN

Peso total Vínculos 10100 daN

Peso total 40954 daN

Carga de Viento Abreviatura

Carga de viento sobre el conductor 432 daN Fvc

Carga de viento sobre el hilo de guardia 159 daN Fvhg

Carga de viento sobre los aisladores 35 daN Fva

Carga de viento sobre la estructura -

Perpendicular al eje de la LAT 1024 daN FvpP

Carga de viento sobre la estructura - En

el sentido del eje de la LAT800 daN FvpL

Carga por desequilibrio 225,5 daN Fd

Tiros Abreviatura

Tiro del conductor (viento max) 2886 daN TirC

Tiro del hilo de guardia (viento max) 1278 daN TirHg

Hipótesis de carga FN.1

Y = - Fd + ((Fvc+2xFva) x Cr+ Fvhg) x cos

(angLAT/2) + FvpP + 2x(TirC x Cr+TirHg) x

sen (angLAT/2)

5901 daN

FN.1 = Y/9 656 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.1 5,26

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La estructura seleccionada verifica las hipótesis de cálculo para las solicitaciones mecánicas.

Hipótesis de carga FN.3

X = ((Fvc/2+Fva) x Cr+ Fvhg) x sen

(angLAT/2) + FvpL + 2/3 x (TirC x Cr +

TirHg) x cos (angLAT/2)

5832 daN

Y = 2/3 x (TirC x Cr + TirHg) x sen

(angLAT/2) - Fd1074 daN

Resultante FN.3 = (X2 + Y

2)

1/2/9 659 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.3 5,24

Flexotorsión

Mf-X = (((Fvc/2+Fva) x Cr+ Fvhg) x sen

(angLAT/2) + FvpL + 2/3 x (TirC x Cr +

TirHg) x cos (angLAT/2)) x Hl

125965 daN.m

Mt = (2/3.TirC.(2.LmL-LmC) +

2/3.TirHg.Lmhg) x cos(angLAT/2) 7288 daN.m

M=0,5 (Mf + (Mf2 + Mf

2)

1/2) 126071 daN.m

X = M/Hl 5837 daN

Y = 2/3 x (TirC x Cr + TirHg) x sen

(angLAT/2) - Fd1074 daN

Resultante FN.3 = (X2 + Y

2)

1/2/9 659 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.3 5,23

Hipótesis de carga FE.1

X = TirC x Hms x cos(angLAT/2) / Hl 2194 daN

Y= - Fd + (2 x (TirC x (Hmi + Hmm)/Hl +

TirHg) + TirC x Hms/Hl) x sen (angLAT/2)3085 daN

Resultante FE.1 = (X2 + Y

2)

1/2/9 421 daN

Coeficiente de seguridad = R/FE.1 8,20

Flexotorsión

Mf-X = TirC x Hms x cos(angLAT/2) 47390 daN.m

Mt = TirC x LmL 8369 daN.m

M=0,5 (Mf + (Mf2 + Mf

2)

1/2) 47757 daN.m

X = M/Hl 2211 daN

Y= - Fd + (2 x (TirC x (Hmi + Hmm)/Hl +

TirHg) + TirC x Hms/Hl) x sen (angLAT/2)3085 daN

Resultante FE.1 = (X2 + Y

2)

1/2/9 422 daN

Coeficiente de seguridad = R/FE.1 8,18

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Cálculo mecánico y dimensionamiento de una estructura terminal, con acometida a una ET (vano de acometida 100 m) - T Datos del puente de conexión: Para la estructura terminal se utilizan cadenas dobles de 10 elementos cada una.

Distancia entre ménsulas: *� � �'/�3�D � 0,15 � 1,26 � 2,71 �

Como dm > Dc se adopta dm = 2,8 m como distancia entre ménsulas.

Longitud de la ménsula: C�� � �'/�3�D E ./0 1F2 � *�1 � G+6 � 0,02 � 2,46 �

dms= diámetro medio de la estructura triple = 1,75 m Se adopta LmC = 2,5 m

Altura del cable de protección: La expresión del método de Langrehr es:

3�, � 13 52 � 3�6 � √3 � 1'+ 8 '+�,2 � 93�6 � 4 � √3 � 1'+ 8 '+�,2 � 3�6;-/<

Lmcp, es la longitud de la ménsula del cable de protección, se adopta 0,5 m hcs = altura del cable superior. 3�6 � 3' � &��= � *� hl = 7 m, el la altura libre del conductor para una línea rural. fmax = 6,98 m, es la flecha máxima calculada para el estado 1 en el cálculo mecánico del conductor. Entonces, hcs = 16,8 m, adoptamos 17 m. Del cálculo resulta hcp = 20,1 m. De acuerdo a Especificación Técnica GI-026-002 de ENERSA, se debe verificar un apantallamiento de 30° del cable de protección respecto a los conductores de energía.

Puente de conexión

Longitud de la cadena de retención (10

elementos)1,46 m

Accesorios Retención 0,77 m

Longitud total de la cadena de retención 2,23 m

Flecha del puente de conexión 1,3 m

Angulo de declinación del puente de

conexión32 °

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Verificación del apantallamiento con respecto al conductor superior:

3�, � 3�6 � 1'+ 8 '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 20,5 m.

Verificación del apantallamiento con respecto al conductor medio:

3�, � 3�+ � 1'+ � '+�,2�� 30°

Del cálculo resulta hcp = 19,4 m. Se adopta 20,5 m como altura para el cable de protección.

Altura de la estructura: La expresión que se aplica es la siguiente, donde se considera un empotramiento del 10 %:

? � 3�,0,9

H calculado es 22,8 m, adoptamos el valor normalizado próximo superior de 23 m.

Cálculo mecánico de la estructura T La estructura será del tipo triple (un poste comprimido y dos traccionados). Resumen de datos del diseño geométrico:

Datos del diseño geométrico Abreviatura

Altura de la estructura 23 m H

Altura libre 20,7 m Hl

Altura de la ménsula superior 17 m Hms

Altura de la ménsula media 15,6 m Hmm

Altura de la ménsula inferior 14,2 m Hmi

Longitud de la ménsula del conductor 2,5 m LmC

Longitud de la ménsula del cable de

protección0,5 m Lmhg

Coeficiente de reducción a la cima 2,26 Cr

Hv1 Hv2 Hv3 Hv4

Altura de los vínculos 11,8 9,2 6,3 3,3

Distancia desde la cima 8,9 11,5 14,4 17,4

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Con los datos anteriores, seleccionamos la siguiente estructura a verificar, siendo la de menor resistencia R para una H de 23 m (según Prear):

Detalle de fuerzas que debe soportar la estructura:

Para el cálculo se considera que la acometida a la ET se realiza con un vano de 100 m, y flecha de 2 m para temperatura máxima, además se verificó que las tensiones no superen los valores admisibles para esta condición.

Datos de estructura seleccionada (para formar una triple) Abreviatura

Rotura 3000 daN R

Altura total del poste 23,0 m H

Peso 2251 daN

Diámetro en la cima 0,31 m dcp

Conicidad 1,50 cm/m

Diámetro en el empotramiento 0,62 m dep

Diámetro en la base 0,66 m

Pesos Abreviatura

Peso del conductor 172 daN Wc

Peso del cable de guardia 55 daN Whg

Peso del conductor 100 m 61 daN Wc100

Peso del cable de guardia 100 m 20 daN Whg100

Peso de la cadena de aisladores 118 daN Wca

Peso de la ménsula del conductor 1216 daN Wmc

Peso de la ménsula del cable de guardia 267 daN Wmhg

Peso de las estructuras 6753 daN

Peso Vínculo 1 1450 daN

Peso Vínculo 2 2225 daN

Peso Vínculo 3 2900 daN

Peso Vínculo 4 3525 daN

Peso total Vínculos 10100 daN

Peso total 21693 daN

Carga de Viento Abreviatura

Carga de viento sobre el conductor 215 daN Fvc

Carga de viento sobre el hilo de guardia 79 daN Fvhg

Carga de viento sobre el conductor - 100

m77 daN Fvc100

Carga de viento sobre el hilo de guardia -

100 m28 daN Fvhg100

Carga de viento sobre los aisladores 35 daN Fva

Carga de viento sobre la estructura -

Perpendicular al eje de la LAT 708 daN FvpP

Carga de viento sobre la estructura - En

el sentido del eje de la LAT906 daN FvpL

Carga por desequilibrio 103,2 daN Fd

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"DISEÑO, PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA" – Parte 3: Dimensionamiento y cálculo mecánico de las estructuras.

Ing. Sebastián A. Marcoaldi 25 de 25

Fórmulas usadas:

��AD � 0,7 � 16 � ?'

6 12 � *�A � */A2 � 2,5

��AC � 0,7 � 16 � ?'

6 12 � *�A � */A2 � 3,2

�* � 1B� � 2 � B��2 � C�� � B3� � C�3� � B�� � C��3 � B�3� � C�3�3?'

La HI tiene en cuenta que en un principio puede que no exista la acometida a la ET. La estructura seleccionada verifica las hipótesis de cálculo para las solicitaciones mecánicas.

Tiros Abreviatura

Tiro del conductor (viento max) 2886 daN TirC

Tiro del hilo de guardia (viento max) 1278 daN TirHg

Tiro del conductor 100 m (viento max) 1540 daN TirC100

Tiro del hilo de guardia 100 m (viento

max)717 daN TirHg100

Hipótesis de carga FN.1

X = (TirC x Cr + Tir Hg) - (TirC-red x Cr +

TirHG-red)3604 daN

Y = Fd + (Fvc + Fvc100 + Fva x 2) x Cr +

FvpP + Fvhg + Fvhg1001731 daN

Resultante FN.1 = (X2 + Y

2)

1/2/9 444 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.1 6,75

Hipótesis de carga FN.2

X = (TirC x Cr + Tir Hg) - (TirC-red x Cr +

TirHG-red) + FvpL4510 daN

Y = Fd 95 daN

Resultante FN.2 = (X2 + Y

2)

1/2/9 501 daN

Coeficiente de seguridad = R/FN.2 5,99

Hipótesis inicial HI

X = (TirC x Cr + Tir Hg) 7803 daN

Y = Fd + (Fvc + Fva) x Cr + FvpP + Fvhg 1449 daN

Resultante HI = (X2 + Y

2)

1/2/9 882 daN

Coeficiente de seguridad = R/FHI 3,40