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Sistemas de Transmision Parte III
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SISTEMAS DE TRANSMISIN DE ENERGA
PARTE III
CALCULO TRMICO
TENSIONES MECNICAS DEL CONDUCTOR
TEMPERATURA DEL CONDUCTOR AEREO
CAPACIDAD DE CARGA
CONDICIONES AMBIENTALES
VIENTO
TEMPERATURA AMBIENTE
EL MTODO UTILIZADO PARA LA DETERMINACIN DE LA TEMPERATURA DEL
CONDUCTOR CORRESPONDE AL MODELO DE WESTINGHOUSE
TEMPERATURA DEL CONDUCTOREs de inters conocer cual seria la corriente mxima capaz de transmitir un conductor, en determinadas condiciones
ambientales sin que se afecten sus propiedades fsicas y mecnicas. Para tal efecto, se debern analizar las fuentes de energa que influyen sobre dicho conductor. Estas fuentes se pueden clasificar en dos tipos:
Potencia absorbida por el conductor, proveniente de:
- Efecto Joule
- Energa Solar
Potencia disipada por el conductor, la cual se efecta por dos fenmenos:
- Potencia disipada por radiacin
- Potencia disipada por conveccin
La seleccin adecuada del conductor a instalar en una lnea de transmisin que llevar una determinada corriente, se realizar desde un punto de vista esttico o estacionario; en este caso, se asume que la potencia absorbida por el conductor es igual a la potencia disipada. En esta condicin de balance trmico, el conductor ha alcanzado la mayor temperatura para la carga elctrica a transportar.
ECUACIN DE BALANCE TRMICO
WESTINGHOUSE
Esta ecuacin permite determinar la temperatura del conductor dependiendo de
las condiciones ambientales, caractersticas del conductor y la potencia que se
este transmitiendo. Existen varios modelos para establecer esta ecuacin de
balance trmico. Nos enfocaremos en mtodo de Whestinghouse
Modelo Westinghouse
El modelo Westinghouse considera que la potencia absorbida por el conductor proviene solamente por
efecto Joule, y la potencia disipada es producto de la conveccin y de la radiacin de calor. La ecuacin del
balance energtico viene expresada por:
Donde :
I : Corriente en el conductor (Amperios)
RAC : Resistencia efectiva del conductor a la temperatura de operacin (Ohm/pie)
Se deber tener especial cuidado en las unidades por este mtodo
AWWRI RCAC )(2
AC
RC
R
AWWI
)(
A: rea perifrica del conductor por unidad de longitud [pulgadas/ pie]
A = 12 Pi D
D: Dimetro del conductor [Pulgadas]
C =K - 27323103,0 VxP
V en m/s
P en atm
ALGUNAS CONVERSIONES IMPORTANTES
ECUACIN FINAL DEL CALCULO TRMICO
Ecuacin Final
)(1
1000
273
1000
2738.36
0128.0
)(
44
123.0
FcF
ac
m
TTR
ATT
EDT
TVP
I
Ejemplo:
Una lnea de transmisin de 230 kV tiene una potencia nominal de 250 MVA y una potencia en emergencia de 300MVA. Determinar la temperatura del conductor paraestas dos condiciones, si se tienen los siguientes datos:
Conductor: ALEC
D = 27,74mm = 2310-6 1/C
Rac(20C) = 0,021ohm/Km 1 pulgada = 2,54cm
1 pie = 0,3048m
Condiciones ambientales:
Temperatura ambiente = 25C
Velocidad de viento = 0
Emisividad = 0,5
Realizar de nuevo con V= 2 m/Seg
Verificacin
20/05/2015 ING. CESAR RIVAS 12
TENSIONES EN EL CONDUCTOR
h Max
h min..
TENSIONES Y FLECHAS DE LOS CONDUCTORES
Ecuacin de cambio de estado
En los proyectos de lneas de transmisin es necesario determinar las tensiones y flechas de los conductores para ciertas condiciones denominadas hiptesis, a la cual se encontrar el conductor a lo largo de su operacin. El procedimiento que utilizaremos para determinar las tensiones del conductor corresponde a la denominada Ecuacin de Cambio de Estado. Esta ecuacin es una funcin que relaciona las caractersticas del conductor bajo una hiptesis inicial, y determina las tensiones para una hiptesis final
La hiptesis inicial tiene como datos:
Tensin inicial
Temperatura inicial
Presin de Viento inicial
Para la hiptesis final se le indica en la ecuacin la temperatura y la presin de viento. Utilizando la ecuacin de cambio de estado se determina la tensin mecnica final para una hiptesis dada
ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO
Permite determinar la tensin final del conductor partiendo de una tensin inicial(conocida) de acuerdo a las diferentes hiptesis de temperatura y viento.
T2: Tensin del conductor en la condicin 2 [Kg]
A: Seccin del conductor [mm] (A = Pi r)
E: Mdulo de elasticidad [Kg/mm]
: Coeficiente de dilatacin [1/C]
t2: Temperatura para la condicin 2 [C]
t1: Temperatura para la condicin 1 [C]
V: Vano real[mts]
W1: Peso unitario del conductor[Kg/m]
T1: Tensin del conductor para la condicin 1 [Kg]
W2: Peso compuesto [Kg/m]
Condicin Inicial a considerar: A la menor temperatura (16C) la tensin no debe ser mayor al 40% de la carga de ruptura
24
)/(/
)/(24
)/(/)/(
2
2
2
12
1
2
1
2
122
2
2
AWVEAT
AT
AWVEttEATAT
ING. CESAR RIVAS
TABLAS DE TENSIONES DEL CONDUCTOREJEMPLO DE CONSTRUCCION
V I E N T O T E M P . T E N S I O N ( K g )
V = 0 1 5 8 0 0
V m a x 3 0 ? T 2 m i
V m i n 4 5 ? T ` 2
V = 0 9 0 ? T ` ` 2
EJERCICIO DE APLICACIN
Datos conductor
ACAR 400MCM
Carga de Rotura = 2.900Kg
E = 5.000Kg/mm
Q = 23 10-6 1/C
D = 17,23mm
W1 = 0,559 Kg/m
Datos ambientales
Pvmin = 12 Kg/m
Pvmax = 55Kg/m
Vano ficticio 527 m
EJEMPLO:
COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA DE TENSADO APLICANDO LA ECUACIN DE CAMBIO DE
ESTADO
CONDICIN
HIPTESIS
Temperatura
[C]
Presin del viento Tensin
[Kg]
Flecha
[m]
1 16 0
2 20 Pvmin
3 30 0
4 50 Pvmax
5 60 0
COMPLETAR EJERCICIO
CONDICIN
HIPTESIS
Tempera
tura
[C]
Presin del
viento
Tensin
[Kg]
Flecha
[m]
1 16 0 1.160 16,72
2 20 Pvmin
3 30 0 1.105 17,56
4 50 Pvmax
5 60 0
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