MOLINA JOSE PEREZ LENIN SANGUINETI JOSE Bienvenidos a la Presentación del: VANOS AEREOS MOLINA JOSE PEREZ LENIN SANGUINETI JOSE

LÍNEAS ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Las líneas eléctricas en alta tensión son las encargadas de transportar la corriente eléctrica desde las centrales a los lugares de consumo.  Las líneas eléctricas en alta tensión se clasifican en tres categorías: 1ª Categoría.- Son aquellas líneas que su tensión nominal es superior a 66 KV. 2ª Categoría.- Son las líneas que sus tensiones están comprendidas entre 30 KV y 66 KV. 3ª Categoría.- Son aquellas líneas en la que su tensiones están comprendidas entre 1 KV e inferior a 30 KV.  Las líneas eléctricas están formadas por los apoyos, conductores y herrajes.

APOYOS Las estructuras que soportan a los conductores y herrajes se denominan apoyos. Los apoyos podrán ser metálicos, de hormigón, madera, u otro material apropiado. Atendiendo a su función en la línea, los apoyos pueden ser de: Alineación.- Sirven solamente para sostener los conductores y cables de tierra, debiendo ser empleados únicamente en alineaciones rectas. Ángulo.- Se utilizan para sostener los conductores y cables de tierra en los vértices de los ángulos que formas dos alineaciones. Anclaje.- Deben proporcionar puntos firmes en la línea que limiten la propagación en la misma de esfuerzos longitudinales de carácter excepcional. Fin de Línea.- Deben resistir en sentido longitudinal de la línea la solicitación de todos los conductores y cables de tierra. Especiales.- Son aquellos que tienen una función diferente a las definidas en la clasificación anterior.

CONCEPTO DE VANO LUZ Y FLECHA Se llama vano en una línea eléctrica a la distancia entre apoyo y apoyo. Esta distancia medidas en metros, se denomina luz.  Se denomina flecha a la distancia entre la línea recta que pasa por las puntas de sujeción de un conductor en dos apoyos consecutivos, y el punto más bajo de este mismo conductor. La curva que provoca el cable se denomina catenaria. 

ESFUERZOS A QUE ESTÁN SOMETIDOS LOS APOYOS EN LAS LÍNEAS AEREAS Los apoyos para líneas aéreas están sometidos a diferentes clases de esfuerzos, entre ellos podemos distinguir:  Esfuerzos verticales.- Son aquellos debidos al peso de los conductores y sobrecargas en los conductores. Esfuerzos transversales.- Son debidos a la acción del viento sobre los apoyos, o a la acción resultante de los conductores cuando están formando ángulo. Esfuerzo longitudinales.- Provocados en los apoyos de principio o final de línea, por la tracción longitudinal de los conductores.

ESFUERZOS A QUE ESTÁN SOMETIDOS LOS APOYOS EN LAS LÍNEAS AEREAS

CONFIGURACIÓN ES DE LOS APOYOS PARA LÍNEAS AEREAS. Para la configuraciones de los apoyos, resulta de suma importancia la separaciones mínimas entre los conductores y entre estos y el apoyo. También se debe de tener en cuenta distintos factores, tales como las condiciones del terreno, condiciones geográficas locales, etc. Las líneas aéreas se instalan con uno o con dos conductores por fase, lo que obliga al montaje de una o más crucetas, dando lugar a distintas configuraciones de apoyos. Algunas configuraciones típicas de los apoyos son las siguientes:

CONFIGURACIÓNES DE LOS APOYOS PARA LÍNEAS AEREAS. H.- Configuración en horizontal de los conductores. Simple circuito Fig.- 3 a. T.- Configuración en T de los conductores. Simple circuito Fig.- 3 b. TB.- Configuración en tresbolillo . Simple circuito Fig.-3 c. E.- Configuración en hexágono. Doble circuito Fig.- 3 d. R.- Configuración rectangular. Doble circuito Fig.- 3 e. B.- Configuración en bóveda. Simple circuito Fig.- 3f.

INTRODUCCION DE VANOS El proyecto de un vano consiste en determinar la flecha que debe dejarse al tender los conductores, de modo que los vientos fuertes, la acumulación de nieve o hielo y las bajas temperaturas, aun cuando se mantengan durante varios días, no sometan a los conductores a esfuerzos superiores a su limite elástico, causen un alargamiento permanente considerable, o produzcan la rotura por fatiga como consecuencia de vibraciones continuadas. El peso propio del conductor y el peso del hielo acumulado actúan verticalmente; la carga debida al viento se supone que obra horizontalmente, formando ángulo recto con el vano; la resultante es la suma vectorial. Bajo la combinación de los esfuerzos vertical y horizontal, el conductor se balancea, colocándose en un plano inclinado que forma con la vertical el mismo ángulo que la resultante. La flecha resultante se mide en este plano inclinado.

ESTUDIO MECÁNICO DE VANOS AÉREOS Cargas en los conductores El proyecto de un vano consiste en determinar la flecha que debe dejarse al tender los conductores, de modo que los vientos fuertes, la acumulación de nieve o hielo y las bajas temperaturas, aun cuando se mantengan durante varios días, no sometan a los conductores a esfuerzos superiores a su limite elástico, causen un alargamiento permanente considerable, o produzcan la rotura por fatiga como consecuencia de vibraciones continuadas.

ESTUDIO MECÁNICO DE VANOS AÉREOS El peso propio del conductor y el peso del hielo acumulado actúan verticalmente; la carga debida al viento se supone que obra horizontalmente, formando ángulo recto con el vano; la resultante es la suma vectorial. Bajo la combinación de los esfuerzos vertical y horizontal, el conductor se balancea, colocándose en un plano inclinado que forma con la vertical el mismo ángulo que la resultante. La flecha resultante se mide en este plano inclinado.

ESTUDIO MECÁNICO DE VANOS AÉREOS La presión del viento, p, en función de la velocidad efectiva del viento, está expresada por la fórmula de Buck para superficies cilíndricas y aceptada generalmente en cálculos de vanos: p = 0.000471 V2 en donde p viene dado en gramos por centímetro cuadrado y V en kilómetros por hora. La presión sobre superficies planas se toma generalmente: p = 0,000754 V2 gramos por centímetro cuadrado, siendo V la velocidad en kilómetros por hora.[10]

ESTUDIO MECÁNICO DE VANOS AÉREOS

ESFUERZOS EN UN VANO Los elevados esfuerzos de tracción que se producen en los conductores, son consecuencia de soportar una carga vertical con un medio, el conductor, que se halla en posición casi horizontal, es decir, formando un ángulo casi recto con la dirección de la carga. El ángulo del conductor con la horizontal, en el soporte, es de pacos grados, y por ello la tracción experimentada por el conductor es muchas veces múltiplo del peso soportado. Según la Mecánica, la tracción horizontal en le conductor t, es igual el peso soportado V (producto de la mitad de la longitud del vano, L/2, por el peso por unidad de longitud w) dividido por la tangente del ángulo de inclinación q. de la figura anterior.

VANO DE CALCULO O DE REGULACION Vano es un tramo de línea limitado por dos apoyos de anclaje. Los cálculos de las tensiones se hiciera de modo independiente para cada vano del tramo, o sea en diferentes longitudes había que tensar de manera distintas los vanos. Como los cables cuelgan de cadenas de aisladores de suspensión las diferencia de tensiones quedarían automáticamente anuladas. Es importante que la tensión de los cables sean uniforme a lo largo del tramo.

VANO DE CALCULO O DE REGULACION Tal tensión variara dependiendo la temperatura, las condiciones meteorológica, las sobrecarga, etc., pero en todo momento deberá tener un valor uniforme a lo largo del tramo.

LOCALIZACION DE LOS APOYOS EN UNA LINEA DE TRANSMISION La localización de los apoyos de una línea de transmisión se hace en el perfil longitudinal del trazado, por medio de una plantilla de distribución de apoyo. Es importante destacar el trabajo topográfico de la zona.

CONSTRUCCION DE LA PLANTILLA DE DISTRIBUCION DE APOYOS. Es un dispositivo utilizado en el diseño de líneas de transmisión para determinar gráficamente en el perfil de localización y altura de las estructuras. Se construye dibujando las parábolas de flecha máxima en u papel vegetal muy trasparente a escala: horizontal 1:2000 y vertical1:500 Y=w/2t * x^2 = x^2/2H W y t es flecha máxima del conductor. calculada Para la condición de máxima temperatura. H= parámetro caliente. El valor de Y se calcula Para diferentes valores de x a intervalos de 20mts.

CONSTRUCCION DE LA PLANTILLA DE DISTRIBUCION DE APOYOS. El conjunto de las tres (iguales y paralelas entre si), es lo que constituye la plantilla de distribución de apoyos, esta aplicación es muy sencilla es hacer que la curva de distancia mínima al terreno quede tangente al perfil longitudinal.

CURVA DE FLECHA MINIMA O PARABOLA Replanteados los apoyos en el perfil longitudinales de la líneas, utilizando la parábola máxima, es necesario comprobar cuales de aquellos podrán quedar sometidos a esfuerzos ascendentes al presentarse las condiciones de flecha máxima, esta es la razón por lo que hay que construir la parábola correspondiente a las condiciones de flecha mínima. Un apoyo sometido a un esfuerzo ascendente, tiende a ser arrancados de sus anclajes en el empotramiento. Es de observar que antes que esto suceda, las cadenas de suspensión quedaran dobladas, pudiendo llegar a alcanzar una posición tal, que los conductores se aproximen excesivamente al apoyo que los sustente. La parábola mínima tendrá como ecuación: Y=w/2t * x^2. w y t serán correspondiente a las condiciones de flecha mínima.

ANGULO DE DESVIACION DE LA CADENA DE AISLADORES En las estructuras de suspensión se debe tomar en cuenta la oscilación de la cadena para determinar las distancias mínimas a tierra y también entre conductores, el Angulo de inclinación con la vertical. W= peso del conductor en (kgs). Wca= peso cadena de aisladores (kgs). Fv= Acción del viento en el conductor (kgs). Fvca= Acción del viento en la cadena (kgs).

ANGULO DE DESVIACION DE LA CADENA DE AISLADORES W= peso del conductor en (kgs). Wca= peso cadena de aisladores (kgs). Fv= Acción del viento en el conductor (kgs) Fvca= Acción del viento en la cadena (kgs). Fvca Fv Wca w

VANO GRAVANTE Distancia horizontal medida entre los puntos más bajos de las catenarias de dos vanos consecutivos. Que dependiendo su temperatura la longitud seria máxima o mínima

VANO MEDIO Es la longitud del vano horizontal a considerar para determinar el esfuerzo, debido a la acción del viento sobre los cables, que esto transmiten al apoyo, así que, este esfuerzo puede ser calculado por: fv= fv * vm. Normas CADAFE el ángulo de oscilación máximo de la cadena 65°

CONSIDERACIONES DE CARGA Y TEMPERATURA PARA EL CALCULO MECANICO DEL CONDUCTOR: Las sobre cargas son todas aquellas cargas que pueden actuar sobre el conductor para aumentar su peso unitario y con ello, aumentar la tensión en los extremos del conductor. Solo se considerara la sobre carga debido al viento actuando horizontal y transversalmente a la línea.

La norma NR – B-2 de CADAFE especifica: Presión del viento sobre superficie plana = 74 Kgs/m2 Presión del viento sobre superficie cilíndrica proyectada = 44 Kgs/m2

PARA UNA VELOCIDAD MAXIMA DEL VIENTO ENTRE 102 – 103 KPH LAS NORMAS NR DE CADAFE, ESPECIFICA: Carga debida al viento: Sobre superficie plana: Pp= 0.007*v2*S= Pp*S Sobre superficies cilíndricas: Pc= 0.6 Pp= 6.6*Pp*S donde: Pp: Presión del viento sobre S (Kgs/m2)=0.007*V2 F= carga del viento sobre S(Kps) V= Velocidad del viento (KPH) S= Superficie normal a la dirección del viento ( área proyectada cuando es cilíndrica (m2))

TEMPERATURA: Los limites de temperatura a utilizar en los cálculos son los indicados en el reglamentos y normas generales para redes de distribución y líneas de alimentación de CADAFE: La norma 2-04-04 Pág. 40, expresa: Para todo el territorio nacional y a efectos del calculo mecánico, se supondrá que os conductores estarán sometidos a el rango de temperatura que se muestra en la siguiente tabla:

TEMPERATURA: En general la temperatura del conductor se determina por medio de la ecuación siguiente: Ø cond= Øo + (Øad + Øo) * ( I )²/ Iadm. donde: Øcond= Temperatura del conductor en ºC. Øo = Temperatura media del ambiente Øadm = Temperatura admisible del conductor Iadm = Corriente admisible del conductor I = Corriente de carga del circuito ( corriente máxima de carga ) Nota: cuando se requiere la temperatura mínima del conductor se tomara está como la temperatura mínima de la zona y la temperatura máxima como la temperatura máxima del conductor. Esto se hace cuando el conductor esta sin carga y tiene que soportar esfuerzos grandes debidos a las bajas temperaturas

HIPÓTESIS DE CARGA PARA EL CALCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR Las normas N.R de CADAFE , expresa lo siguiente: El calculo de la resistencia mecánica de los conductores y de las flechas máximas y mínimas, se hará bajo la hipótesis siguientes: Tensión máxima (Limite R ) Tensión mecánica: 50 % carga de rotura ( Cr ) Temperatura mínima de la zona. Viento máximo. Modulo de elasticidad inicial. Condición inicial Sin amortiguadores

HIPÓTESIS DE CARGA PARA EL CALCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR a). Limite V. Tensión Mecánica : 25 % Cr. Temperatura mínima de la zona. Viento despreciable. Modulo de elasticidad inicial. b). Limite Diario ( E. D. S ) Tensión Mecánica : 21 % Cr. Temperatura media del conductor Modulo elasticidad inicial. c). Flecha máxima Temperatura máxima del conductor.

INTERPRETACIÓN DE LAS HIPÓTESIS DE CARGA DEL CONDUCTOR Limite R. Condición de máxima tensión (limite mecánico). Esta hipótesis limita la tensión mecánica máxima a la que puede estar sometido el conductor sin producirse en las deformaciones permanentes que podrían provocar finalmente su ruptura. Limite V Esta condición se establece para limitar la tensión mecánica del conductor en los baños pequeños, con el objeto de evitar daños el conductor debido a vibraciones

HIPÓTESIS DE CARGA PARA EL CALCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR Limite Diario Esta hipótesis limita la tensión para la temperatura mas frecuente coincidente con vientos suaves capaces de producir vibraciones tanto por ciento de la carga de rotura del cable, y esta asociado a una temperatura que se llama “Temperatura de cada día”. La temperatura media diaria es la que se presenta con mayor frecuencia durante 1 año, aunque esto no sea rigurosamente cierto en todos los lugares. Por eso es recomendable que se adopte la media aritmética de las temperaturas medias diarias registradas más de (10) días del año.

DEFINICIÓN DEL ESTADO INICIAL Se considera como la hipótesis inicial aquella que de cómo resultado en el estado final valores de t6ensiones y fleche lo mas pequeños posibles de manera tal de no someter al conductor a cargas mecánicas muy elevadas y que las temperatura de apoyos no resulten tan grandes, es decir, que las tensiones correspondientes al estado final deberán Por esta razón se parte del limite “V” como estado inicial, verificando para cada longitud de vano de calculo particular las tensiones correspondientes al estado final, las cuales deberan ser menor o iguales que los limites establecidos en las respectivas hipótesis. Puede llegar un momento en que este procedimiento de cómo resultado que alguno de los limites sea excedido por lo que se deberá cambiar el estado inicial.

Gracias por su atención…