Trabajo transmision
- 1. REPÙBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN COL - SEDE CIUDAD OJEDA TRABAJO Realizado por: Sidiel, López C.I.21.186.312 Ciudad Ojeda, Marzo 2017
- 2. 1 INTRODUCCION El presente trabajo comprende el estudio de las líneas de transmisión a través de sus especificaciones como lo son: estructura, dimensiones, cargas, entre otros. La importancia del presente texto se basa en las normas ASCE las cuales indican todos los parámetros a seguir al momento de instalar una línea de transmisión. Cabe resaltar que el presente texto, también aborda los accesorios de los cables y conductores los cuales permiten la circulación de la corriente.
- 3. 2 INDICE INTRODUCCION.................................................................................................. 1 Cargas que intervienen en la estructura .......................................................... 3 Conductores ......................................................................................................... 9 Accesorios para conductores y cable de guarda .........................................10 CONCLUSION ....................................................................................................14 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................15
- 4. 3 CARGAS QUE INTERVIENEN EN LA ESTRUCTURA Cargas de viento Las cargas de viento se evaluaron considerando lo expuesto en el documento ASCE 74 - 2010, teniendo en cuenta una velocidad de viento básica de ráfaga de 3seg y la categoría del terreno donde se encuentra la línea. La ecuación empleada para hallar la fuerza transversal de viento sobre los conductores y cables de guarda de las estructuras (torres) es: Donde: Ftcv: Fuerza transversal debida a la carga de viento (kN). Pv: Presión de viento (kPa). VV: Vano viento (m) Θeq: Diámetro del equivalente del cable (m) Gw: Factor de respuesta de ráfaga para cables. fi: Factor de importancia. kzc: Factor de corrección por altura de cables. Cd: Factor de forma de los cables = 1. Según ecuación 2.6-3 de ASCE-74 Categoría del terreno Según la norma ASCE 74 - 2010, el terreno se clasifica como categoría C que corresponde a terreno abierto, plano, con obstrucciones dispersas; para la cual se han definido los siguientes factores:
- 5. 4 αfm = 7.0 Zg = 275 m K=0.005 Ls = 67 m α= 9.5 Donde: K: coeficiente de resistencia eólica superficial. α: Coeficiente de la ley de potencias. Zg: altura del gradiente (m). Ls: Escala de turbulencia (m). αfm: Coeficiente de la ley de potencias sostenida del viento Presión de Viento (Pv) La presión de viento (Pv), se calcula con la siguiente fórmula. Donde: : Densidad del aire (kg/m3)/2 V: Velocidad de viento (m/s La densidad del aire/2 se obtiene así: H: Altitud del terreno (m.s.n.m) Factor de respuesta de ráfaga para cables(Gw) El factor de respuesta de ráfaga se calcula así:
- 6. 5 Donde: E: Factor de exposición evaluado como la altura efectiva de los cables. Bw: Término de respuesta adimensional correspondiente a la carga de viento ambiente cuasiestática en los cables. Kv: Relación de velocidad de ráfaga de 3 segundos a velocidad promedio de 10 minutos en terreno abierto a la altura de referencia de 10m. El factor de exposición se calcula así: Donde: K: coeficiente de resistencia eólica superficial. α: Coeficiente de la ley de potencias. Zh: Altura media de los conductores o cable de guarda. Definida como la altura promedio del cable a los 2/3 de la flecha. El término de respuesta adimensional se calcula así: Donde: VV: Vano viento (m). Ls: Escala de turbulencia (m). Otra forma de hallar el valor de Gw es con la siguiente gráfica:
- 7. 6 Figura 1. Factor de respuesta de ráfaga para terreno tipo C. La figura 1 ha sido tomada del libro Normalización de estructuras 230kV de ISA. Factor de corrección por altura de cables Dónde: Zh: Altura media de los conductores o cable de guarda. Definida como la altura promedio del cable a los 2/3 de la flecha. Zg: altura del gradiente (m). Cargas transversales debidas al ángulo Ft = 2 xTh x sen (/ 2) Th: Tensión del conductor con viento V y temperatura coincidente (KN). a: Angulo de deflexión (º).
- 8. 7 Cargas verticales Fv = VP x w + wc + wm VP: Vano peso (m) w : Peso unitario del conductor (kN/m) wc : Peso de las cadenas de aisladores (kN) wm: Carga de mantenimiento (kN) Cargas longitudinales Estas son producidas por las diferencias de tensión que se presentan en la estructura. En estructuras en suspensión la carga longitudinal es cero en la condición normal, mientras que en las retenciones la carga se da por la diferencia de tensiones en los vanos reguladores adyacentes en la condición normal. Flc = 0 si es en suspensión en condición normal. Flc = Thi - Thj si es en retención en condición normal. En la condición anormal o excepcional estas cargas se evalúan como se indica más adelante. Flc = MAX (Thi – Thj)*0,75 si es en suspensión en condición anormal. Flc = MAX (Thi – Thj) si es en retención en condición anormal. Cargas de sismo Las líneas de transmisión eléctrica históricamente han obtenido buenos resultados en los eventos sísmicos, debido a que se componen de estructuras con peso relativamente ligero, están en lugares despejados y se encuentran conectadas por conductores flexibles. El diseño de las líneas de transmisión eléctrica internacionalmente se rige por diferentes códigos entre ellos el NESC, así como varios documentos de orientación publicados por el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), IEC 60826 (INTERNATIONAL STANDARD, Design criteria of
- 9. 8 overhead transmission lines), y el ASCE (American Society of Civil Engineers). En relación a las consideraciones sísmicas el ASCE 74, declara dentro de los lineamientos para las cargas estructurales en las Líneas de Transmisión Eléctrica que: "las estructuras de transmisión no están típicamente diseñadas para las vibraciones causadas por los terremotos debido a que estas cargas son menores que las producidas por las combinaciones de viento/hielo." En virtud de ser diseñadas para soportar las cargas producidas por viento, hielo, y sus combinaciones de carga, las estructuras de transmisión son intrínsecamente capaces de resistir las fuerzas sísmicas inducidas, estas consideraciones sobre las cargas en las estructuras son extensivas a las cargas en las cimentaciones. Las excepciones a estas declaraciones son los daños causados por licuación del suelo, el deslizamiento del terreno o la propagación de fracturas a través de los suelos en que está situada la base, en estos casos se requiere tener en cuenta dentro del diseño el comportamiento del suelo inducido por los sismos, riesgos que son detectados en los estudios de suelo realizados en los sitios de cada estructura. Adicionalmente se han realizado diversos estudios y modelaciones dinámicas para indagar los efectos del sismo en las líneas de transmisión eléctrica dando como resultados: Un movimiento uniforme en ambos soportes de las torres, no representa el caso más crítico, se necesita de condiciones diferentes en los apoyos para dar lugar a un aumento significativo de los desplazamientos y de las cargas. La tensión adicional en los cables de la línea de transmisión debido al movimiento sismo, es relativamente pequeño, y generalmente no causan la ruptura del conductor. La importancia de los efectos de sismo en el diseño de una línea de transmisión depende de contar con bajas velocidades de viento y del
- 10. 9 comportamiento de la línea frente a determinado frente de onda, que según estudios probabilísticos arrojan una muy baja ocurrencia de un sismo que posea una longitud de onda crítico para una línea de transmisión eléctrica determinada. CONDUCTORES En la construcción de líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica, se utilizan casi exclusivamente conductores trenzados, los cuales son cables formados por alambres, en capas alternadas, enrolladas en sentidos opuestos. Esta disposición alternada de las capas evita el desenrollado y hace que el radio externo de una capa coincida con el interior de la siguiente. El trenzado proporciona flexibilidad con grandes secciones transversales. El conductor trenzado puede realizarse con hilos del mismo metal, o de distintos metales, según cuales sean las características mecánicas y eléctricas deseadas. Si los hilos son del mismo diámetro, la formación obedece a la siguiente ley: nh = 3 c2 + 3 c + 1 Siendo: nh = número de hilos; c = número de capas Por lo tanto es común encontrar formaciones de 7, 19, 37, 61, 91 hilos, respectivamente 1 a 5 capas. Los metales utilizados en la construcción de líneas aéreas deben poseer tres características principales: baja resistencia eléctrica, elevada resistencia mecánica, de manera de ofrecer resistencia a los esfuerzos permanentes o accidentales y bajo costo. Los metales que satisfacen estas condiciones son relativamente escasos, los cuales son: cobre, aluminio, aleación de aluminio y combinación de metales (aluminio acero) Conviene para cada caso particular investigar el metal más ventajoso, teniendo en cuenta las observaciones generales que siguen.
- 11. 10 ACCESORIOS PARA CONDUCTORES Y CABLE DE GUARDIA Conjunto de Retención Preformado Los Conjuntos de Retención Preformados para cables de guardia de acero cincado y de aluminio presentan una gran ventaja con relación a las grapas convencionales tipo a compresión y abulonadas: Resistencia al deslizamiento y rotura del 100% de la carga de rotura del cable; El sistema de retención se realiza a través de preformados que permiten: Distribución de esfuerzos en el punto de retención; Flexibilidad a los movimientos de oscilación y vibración del cable debido a la acción del viento; El cable no sufre compresión siendo envuelto por las retenciones preformadas las cuales no causan abrasión; Los conjuntos de anclaje preformados pueden ser suministrados en grupos compuestos con herrajes de conectores y mallas de puesta a tierra. Conjunto de Suspensión Preformado
- 12. 11 Las grapas de suspensión preformadas TGE pueden ser suministradas en conjuntos compuestos con más herrajes como se muestra abajo, o también, compuestos de conectores y mallas de puesta a tierra. Empalme exterior o de reparación Es el que restituye plenamente, en los valores mínimos establecidos, las características solo de la capa exterior del cable. El empalme por compresión de reparación o exterior tendrá el diseño, dimensiones y otras características que se representan en la figura. Se designará mediante la sigla ECE, seguida de un número de orden. Manguitos de empalme exterior o de reparación a) Para conductores de composición 6+1 b) Para el resto de conductores
- 13. 12 Tabla, dimensiones y caracteristicas Designación Dimensiones aprox. (mm) Carga de rotura Kg Conductores sección normalizada LA ó LARL A L ECE 1 21 170 702 56 ECE 2 28 190 1.011 78 ECE 3 - 270 1.413 110 ECE 4 - 270 1.790 145 ECE 5 - 290 2.210 180 ECE 6 - 305 3.626 280 Empalmes de compresión por varillas preformadas Se ajustarán a las características específicas según se indica en el apartado 5.4 de la norma UNE 21 159. En todas sus utilizaciones se cuidará de que el sentido de cableado de las varillas helicoidales que los forman sea a derechas. Se advierte que estos tipos de accesorios no deben ser nunca colocados por segunda vez después de una primera utilización. Empalmeexterior Es el que restituye plenamente, en los valores mínimos establecidos, las características eléctricas y mecánicas en los conductores que hayan sufrido roturas en el vano de venas de Al de hasta el 100% de las existentes. Asimismo, se puede utilizar en la conexión de conductores en los
- 14. 13 "Puentes Flojos" de las líneas, cuando sus dimensiones lo permitan. Los empalmes exteriores preformados se podrán usar siempre que el punto dañado del conductor se encuentre en una posición tal que, una vez centrado el empalme en el punto dañado, el extremo del mismo diste más de 150 mm de la boca de la grapa o de las varillas de protección preformada existentes en el punto de suspensión. El empalme exterior por varillas preformadas tendrá el diseño, dimensiones y otras características que se representan en la figura. Se designará mediante la sigla EEP, seguida de un número de orden. EMPALME EXTERIOR POR VARILLAS PREFORMADAS
- 15. 14 CONCLUSIONES El diseño de las líneas de transmisión eléctrica internacionalmente se rige por diferentes códigos. El material más común para el cableado es el cobre. En la construcción de líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica, se utilizan casi exclusivamente conductores trenzados.