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Estudio Definitivo del Proyecto:

“INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE ELECTRIFICACIÓN RURAL (LÍNEA PRIMARIA, RED PRIMARIA Y RED SECUNDARIA) EN LA COMUNIDAD CAMPESINA DE HIGUERANI, DEL DISTRITO DE

PACHÍA - TACNA”Parte II: Redes de Distribución Secundarias EXPEDIENTE TÉCNICO FINALVolumen IV : Cálculos Justificativos FECHA: Abril – 2015

PROYECTO “RED SECUNDARIA 0,44 - 0,22 KV. EN LA COMUNIDAD CAMPESINA DE HIGUERANI, DEL DISTRITO DE PACHÍA - TACNA - TACNA”

PARTE I: REDES DE DISTRIBUCIÓN SECUNDARIAVOLUMEN IV: CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

ÍNDICE

INDICE GENERAL

1.0 ASPECTOS GENERALES 1,1 . ALCANCES1,2 . BASES DE CALCULO1,3 . PUNTOS DE ALIMENTACION PARA REDES SECUNDARIAS 1,4 . DEMANDA DE POTENCIA

1,4,1 . CARGA DE SERVICIO PARTICULAR 1,4,2 . CARGAS DE ALUMBRADO PUBLICO 1,4,3 . CARGAS ESPECIALES

2.0 CALCULOS ELÉCTRICOS2,1 . CALCULO DE CAIDA DE TENSIÓN2,2 . CALCULO DE LA RESISTENCIA ELECTRICA DEL CONDUCTOR2,3 . CALCULO DE LA REACTANCIA INDUCTIVA2,4 . MAXIMA CAIDA DE TENSIÓN PERMISIBLE 2,5 . FACTOR DE POTENCIA (Cos.Ø)2,6 . FACTOR DE SIMULTANEIDAD2,7 . DISTANCIA MINIMA DEL CONDUCTOR A SUPERFICIE DEL TERRENO

3.0 CALCULOS MECÁNICOS DE CONDUCTORES AUTOPORTANTES3,1 . OBJETO3,2 . CARACTERISTICAS DE LOS CABLES AUTOPORTANTES3,3 . HIPOTESIS DE ESTADO3,4 . ESFUERZO MECANICO EN EL CONDUCTOR PORTANTE 35 . CALCULOS DE CAMBIO DE ESTADO

4.0 CALCULOS MECÁNICOS DE ESTRUCTURAS Y RETENIDAS4,1 . OBJETO4,2 . FORMULAS APLICABLES

4.0 CIMENTACION DE POSTES

4.0 PUESTA A TIERRA EN REDES SECUNDARIAS

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PACHÍA




BASES PARA EL DISEÑO DE Y REDES SECUNDARIAS CON CONDUCTORES AUTOPORTANTES PARA ELECTRIFICACIÓN RURAL

1. ASPECTOS GENERALES

1.1 ALCANCE

Los cálculos eléctricos y mecánicos que forman parte de este expediente es para las redes secundarias en 440-220 Voltios, con conductor autoportante con portante de aleación de aluminio desnudo, del Proyecto denominado “RED SECUNDARIA 0,44 - 0,22 KV. EN LA COMUNIDAD CAMPESINA DE HIGUERANI, DEL DISTRITO DE PACHÍA - TACNA - TACNA”.

1.2 BASES DE CALCULO

Los cálculos de las redes secundarias cumplen con las siguientes normas y disposiciones legales:

Código Nacional de Electricidad Suministro 2001. Ley de Concesiones Eléctricas D.L. Nº 25811. Reglamento de la Ley de Concesiones eléctricas D.S. Nº 009-93-EM. Normas DGE/MEM, vigentes. Resoluciones Ministeriales (relativo a redes de Distribución Secundaria), vigentes.

1.3 PUNTOS DE ALIMENTACIÓN PARA REDES SECUNDARIASLos puntos de alimentación para las redes de servicio particular, alumbrado público y conexiones domiciliarias, serán de los tableros de distribución de las subestaciones de distribución en cada localidad que esta proyectando de acuerdo a los planos de RPRS que son parte de este expediente definitivo.

1.4 DEMANDA DE POTENCIA

1.4.1 Cargas de Servicio Particular.

Para la calificación eléctrica de servicio particular de han agrupado las localidades en 2 sectores sobre la base de su desarrollo relativo y configuración urbana.

Localidad tipo I

Son aquellas que son capitales de distritos y Centros Poblados Urbano-rurales que representan configuración urbana definida, compuesta de plaza y calles.La calificación asignada es de 400W por lote.

Localidad tipo II

Son Grupos de Viviendas situadas en áreas rurales que no presentas aún configuración urbana o es incipiente. Las viviendas están generalmente situadas a lo largo de carreteras, caminos de herradura o dentro de chacras de los propietarios.

La calificación asignada es de 600W por lote.





Este Proyecto está conformada por la localidad tipo I donde se encuentran capitales de distritos y Centros Poblados Urbano-rurales que representan configuración urbana definida, compuesta de plaza y calles.

Los Consultores encargados de elaborar o actualizar los proyectos, podrán recomendar y adoptar otros valores de calificación sobre la base de las verificaciones que efectuarán en cada una de los centros poblados.

1.4.2 Cargas de Alumbrado Público.

Los puntos de iluminación se ubican según lo establecido en la Norma DGE de Alumbrado de vías Públicas vigentes para la zona donde se desarrolla el proyecto.

Las lámparas de alumbrado y sus cargas serán las siguientes;

Vapor de Lámpara Pot. de lámpara Pérdidas Total(W) (W) (W)

Vapor de Sodio 60 10,00 70,00

1.4.3 Cargas Especiales

La calificación eléctrica para las cargas especiales fue estimada en el estudio de la demanda eléctrica resumiéndose

2 CALCULO ELÉCTRICOS

2.1. CALCULO DE CAIDA DE TENSIÓNLa fórmula para calcular redes aéreas es la siguiente:

∆V = Kx I X L 10-3

Donde:I = Corriente que corre el circuito, en AL = longitud de tramo, en mK = factor de caída de tensión

Para circuitos trifásicos K= √3 (r1cos α + X1 Sen α).

Los factores de caída de tensión se muestran en los sigtes. Cuadros.





2.2. CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL CONDUCTOR.

R40 ºC = R20 ºC [ 1+ α (t2 – 20)]

Donde:

r40 ºC = resistencia eléctrica del conductor a 40 ºCr20 ºC = resistencia eléctrica del conductor a 20 ºC

= Coeficiente de corrección de temperatura 1/ºC: 0,0036t2 = 40 ºC

Las resistencias eléctricas de los conductores de fases y del portante, se muestra en el Cuadro Nº 1

2.3. CALCULO DE LA REACTANCIA INDUCTIVA.

X1 = 0, 1746 log DMG RMG

Donde:

DMG = Distancia media geométricaRMG = Radio medio geométrico

El cuadro Nº 1 se muestra las reactancias inductivas para cada configuración de conductores.

PARÁMETROS Y FACTORES DE CAÍDA DE TENSIÓN DE LOS CABLES AUTOPORTANTES

FOMACION

ESPESOR AISLAM.

FASE

SECCION NEUTRO

PORTANTE

DIAM. NOMINAL

EXTER.

MASA TOTAL

RES.ELECTRICA Ohm/km (20°C)

In DE FASE 40 °C

mm mm² mm kg/km FASE ALUMB. A

2x16+16/25 1,0 25 18,5 307 1,200 1,910 107

1x16+16/25 1,0 25 16,5 125 1,910 1,910 81

Cuadro N° 00

2.4. MAXIMA CAIDA DE TENSION PERMISIBLE

La caída máxima de tensión entre la subestación de distribución y el extremo terminal más alejado de la red no deberá exceder el 5,0% de la tensión nominal, según la Norma Técnica de calidad Eléctrico (NTCSE) para zonas rurales, los valores calculados serán:

Sistema 440/220 V : Máxima caída tensión 19VSistema 220 V : Máxima caída tensión 11V

2.5. FACTOR DE POTENCIA (cos ф):





Para cargas de servicio particular 1,00 Para cargas de alumbrado público 0,09

2.6. FACTOR DE SIMULTANEIDAD

Cargas de servicio particular 0,50 Cargas de alumbrado público 1,00

2.7. DISTANCIA MINIMA DEL CONDUCTOR A SUPERFICIE DEL TERRENO.

En lugares accesibles sólo a peatones : 5,0m En zonas no accesibles a vehículos o personas : 3,0 m En lugares con circulación de maquinaria agrícola : 6,0 m A lo largo de calles y caminos en zonas urbanas : 6,0m En cruce de calles, avenidas y vías férreas : 6,5 m

3. CALCULOS MECÁNICOS DE CONDUCTORES AUTOPORTANTES

3.1. OBJETO.Los cálculos mecánicos tienen la finalidad de determinar las tensiones y flechas en las diversa condiciones de operación.

3.2 CARACTERISTICAS DE LOS CABLES AUTOPORTANTES.

FOMACION

ESPESOR AISLAM.

FASE

SECCION NEUTRO

PORTANTE

DIAM. NOMINAL

EXTER.

MASA TOTAL

RES.ELECTRICA Ohm/km (20°C)

In DE FASE 40 °C

mm mm² mm kg/km FASE ALUMB. A

2x16+16/25 1,0 25 18,5 307 1,200 1,910 107

1x16+16/25 1,0 25 16,5 125 1,910 1,910 81

Cuadro N° 00

3.3 HIPOTESIS DE ESTADO

Las hipótesis de estado para los cálculos mecánicos del conductor se definen sobre la base de los factores meteorológicos.

Velocidad del viento Temperatura Hielo

Sobre la base de la zonificación del territorio del Perú, definir la hipótesis de estado según el Código nacional de Electricidad Suministro y SENAMHI; a continuación las hipótesis base ha considerar para el cálculo:

HIPÓTESIS Nº 1: CONDICION DE MAYOR DURACIÓN (EDS)

- EDS Inicial : 18 %





Temperatura : 15 ºC Velocidad del viento : 0 km/h Sobrecarga de hielo : 0 mm

HIPOTESIS Nº 2: DE MINIMA TEMPERATURA Y MAXIMA VELOCIDAD

Temperatura : -5 º C Velocidad de viento : 10 Km/h(50%) Sobrecarga de hielo : 0 mm

HIPOTESIS Nº 3: DE MAXIMA TEMPERATURA

Temperatura : 50 ºC ( incluido 10 º C por Crep) Velocidad de viento : 0 km/h Sobrecarga de hielo : 0 mm

HIPOTESIS Nº 4: DE MAXIMA CARGA DE HIELO

Temperatura : -5 º C Velocidad de viento : 50 % de la Velocidad Máxima Sobrecarga de hielo : 3 mm de espesor

3.4 ESFUERZO MECANICO EN EL CONDUCTOR PORTANTE

- El esfuerzo del conductor portante de aleación de aluminio será en todos los casos, de 52,3 N/mm2, aproximadamente 18% del esfuerzo de rotura del conductor.

- El esfuerzo máximo del conductor no superará 176 N/mm2.- Cuando, debido a la presencia de hielo, los esfuerzo en el conductor portante

sobrepasarán lo máximo establecido, el conductor podrá adoptar une esfuerzo EDS menor a 52,3 N/mm2.

3.5 CALCULO DE CAMBIO DE ESTADO

Los cambios de estados se han efectuado mediante la ecuación cúbica cuya expresión matemática es:

T23 - TI – d2 EWI

2 – α E (t2-tI) T22 = d2 EW2

24S2TI 24S2

Donde:

Ti = Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición i, en N/mm2.d = Vano del cálculo en m.E = Módulo de elasticidad final del conductor, en N/mm2.S = Sección del conductor en mm2

Wi = Carga en el conductor en la condición i





ti = Temperatura en la condición iα = Coeficiente de dilatación (1/ ºC).

Las longitudes del vano serán cálculos según la normatividad y necesidad de la aplicación.

Configuración

Vano Máximo por Distancia Mínima al

Terreno (m)

EDS 18% EDS 8,3% (Vf)

1 x 16+1 x 16/25 70 501 x 25+1 x 16/25 70 501 x 35+1 x 16/25 60 401 x 50+1 x 16/25 60 40

Cuadro N° 00

4. CALCULO MECANICO DE ESTRUCTURAS Y RETENIDAS.

4.1. OBJETO.

Estos cálculos tiene por objeto determina las cargas mecánicas en los postes, cable de retenidas y sus accesorios, de tal manera que en la condiciones más críticas, es decir a temperatura mínima y máxima de velocidad de viento no se superen los esfuerzos máximos previstos en el Código Nacional de Electricidad Suministro.

Los factores de seguridad respecto a la carga de rotura, en condiciones normales, serán la siguiente:

Postes de concreto 2 Cables de retenida 2 Accesorios de ferretería 2

No se efectuarán cálculos en condiciones de emergencia, es decir con rotura de conductor.

4.2 FORMULAS PALICABLES.

Momento debido a la carga del viento sobre los conductores:

MVC = (PV)(L)(fc)(S Hi) Cos (a/2)

Momento debido a la carga de los conductores.

MTC = 2(Tc)(S Hi) Sen (a/2)

MVP = [(Pv)(h2)(Dm+2Do)]/600





Momento total en condiciones normales:

MRN = MVC + MTC + MVP

Carga en la punta del poste de concreto, en hipótesis en condiciones normales:

Qn = MRN . (hI – 0,15)

Donde:

Pv = Presión del viento sobre superficie .L = Longitud del vano, en mTc = Carga del conductor portante en Nfc = Diámetro total del cable autoportante, en ma = Angulo de desvió topográfico, en gradosDo = Diámetro del poste en la línea de empotramiento, en cmDm = Diámetro del poste en la línea de empotramiento, en cm.h = Altura libre del poste H = Altura de la carga en la estructura con respecto al

suelo, en mWc = Masa total del cable autoportante, en kg/mWAD = Peso de un hombre con herramientas igual a 100kg.C = Circunferencia del poste en la línea de

empotramiento, en cmE = Módulo de elasticidad del poste, a kN/cm2I = Momento de inercia del poste, en cm4I = Altura respecto al suelo del punto del ubicación

de la retenida en el post.K = Factor que depende de la forma de fijación de

los extremos del poste.

Los resultados de los cálculos mecánicos, por cada tipo de estructuras y configuración de conductores, se resume en los cuadros que a continuación se muestran:

Para el calculo de retenidas de considerará cabes de acero grado SIEMENS – MARTIN de 10mm de diámetro. El ángulo de inclinación respecto del cable de retenida respecto al eje vertical será de 30º.

5. CIMENTACION DE POSTES.

El cálculo de las cimentaciones de los postes se basa en su estabilidad, pata ello se utiliza el método de Sulzberger; este método se aplica según la capacidad portante del tipo de terreno donde se va a afectar la instalación de los Postes de Redes de Secundarias





6. PUESTAS A TIERRA EN REDES SECUNDARIAS

6.1. OBJETIVO

Establecer los criterios para el dimencionamiento de las puestas a tierra en Redes Secundarias para este Proyecto denominado “RED SECUNDARIA 0,44 - 0,22 KV. EN LA COMUNIDAD CAMPESINA DE HIGUERANI, DEL DISTRITO DE PACHÍA - TACNA - TACNA”

6.2. ANTECEDENTE

Se ha normalizado valores máximos de resistencias de puesta a tierra en líneas y redes primarias, redes secundarias y subestaciones de distribución; aplicando para este fin las mas actualizadas normas internacionales.

6.3. VALORES MAXIMOS DE RESISTENCIAS DE PUESTA A TIERRA

6.3.1. REDES SECUNDARIAS EN 380-220 VOLTIOS

El valor equivalente de todas las puestas a tierra del conductor neutro, sin incluir las puestas a tierra de la subestación de distribución, ni del usuario, debe tener un valor máximo de 10 Ω


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