7/25/2019 Lneas de Transmisin - Clculo Mecnico Del Conductor y Cable de Guarda
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LNEAS DE TRANSMISIN
CLCULO MECNICO DELCONDUCTOR y CABLE DE GUARDA
Ing. Carlos Huayllasco Montalva
PROPIEDADES DE LA CATENARIA
hb
ha
hc
A
B
C
to
to
to
tA tC
tB
chb
cha
chc
to to
TB > TA > TC > T0
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PROPIEDADES DE LA CATENARIA
La componente horizontal del tiro del conductor(T0) es igual para todos los puntos de la curva, ysu valor es el de la tensin en el punto ms bajode la catenaria
hb
hahc
A
B
C
to
to
to
tAtC
tB
chb
cha
chc
to to
PROPIEDADES DE LA CATENARIA
Para un conductor con un Tiro de Rotura de 2.000 kgy un Coeficiente de Seguridad de 2
El Tiro Mximo ser = 2 000 / 2 = 1 000 kg
El Tiro Mximo ser en el punto B: TB < 1 000 kg
hb
hahc
A
B
C
to
to
to
tA tC
tB
chb
cha
chc
to to
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FLECHA Y SAETA
d
h
fS
d/2
A
B
CLCULO DE LA FLECHA
222
188
d
h
xt
xdKx
xCosxt
xdKxf
o
r
o
r
K = Coeficiente de Schmidt y Rosentalr = peso unitario resultanted = vanoto = tiro horizontal
Cos = coseno del arcotangente entre desnivel y vanoh = desnivel
2
48
11
To
xdK r
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CLCULO DEL PESO UNITARIO RESULTANTE
r = peso unitario resultante (kg/m)c = peso unitario del conductor (propio del conductor) (kg/m)Ph = peso unitario de eventual costra de hielo (kg/m)PVC = presin unitaria de viento sobre los conductores (kg/m)
22 VChcr PP
c
Ph
r
Pvc
CLCULO DEL PESO DE EVENTUAL COSTRADE HIELO
Ph = peso unitario de eventual costra de hielo (kg/m)
i = espesor de eventual costra de hielo (mm)C = dimetro del conductor
ch
xiP 20029,0
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CLCULO DE LA PRESIN DEL VIENTO
Cargas debidas al viento
Pv = Carga en NewtonK = 0,613 hasta 3 000 msnm, 0,455 para ms de 3 000 msnm
V = Velocidad del viento en m/sSf = Factor de forma
A = rea proyectada en m2
xSfxAKxVPv2
CLCULO DE LA PRESIN DEL VIENTO
Cargas debidas al viento
CNE
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CLCULO DE LA PRESIN DEL VIENTO
Viento, Hielo y Temperatura
CNE
CLCULO DE LA PRESIN DEL VIENTO
Cuando se disean soportes relativamente altos delneas, se debe corregir la velocidad del viento medidaen las estaciones meteorolgicas
7/1
1010
hvvh
vh = velocidad del viento a la altura de los conductoresv10 = velocidad del viento a 10 m del suelo (dato meteorolgico)h = altura promedio de los soportes
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CLCULO DE LA PRESIN DEL VIENTO
SOBRE CONDUCTOR O CABLE DE GUARDA
cvvc xPP
La presin que el viento ejerce sobre el conductor ocable de guarda se obtiene de:
Pvc = Presin del viento
C = dimetro del conductor
HIPTESIS DE CLCULO DE CONDUCTORES yCABLE DE GUARDA
Hiptesis I.- Esfuerzos mximosIA.-
Temperatura mnima
Presin de viento mxima
Coeficiente de Seguridad (respecto al tiromximo)
IB.-
Temperatura mnima
Costra de hielo mxima
Coeficiente de Seguridad
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HIPTESIS DE CLCULO DE CONDUCTORES yCABLE DE GUARDA
Hiptesis II.- Condiciones medias Temperatura promedio
Presin de viento media
Coeficiente de Seguridad alto (Tensin deCada Da)
Hiptesis III.- Temperatura mxima
Mxima flecha Temperatura mxima
Presin de viento nula
HIPTESIS DE CLCULO DE CONDUCTORES yCABLE DE GUARDA
La informacin se obtiene de la estadsticameteorolgica.
En lneas largas se analiza de preferencia la lneadividida por zonas
Ej. Lnea Lima-Chimbote, 220 kV, 450 km:
Hiptesis I: Temperatura 0C
Viento 90 km/hC.S. 2,5
Hiptesis II: Temperatura 20C
Viento 54 km/h
Hiptesis III: Temperatura 60C
Viento nulo
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ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO
Variacin Geomtrica = Variacin por Dilatacin + Variacin por Tensin
Denominamos con subndices 1 a las condiciones iniciales y con subndice2 a las condiciones finales
SxE
TTdttdLL 01021212 )(
L2, L1 = longitud final e inicial del conductor = coeficiente de dilatacin
d = vanot2, t1 = temperatura final e inicialT02, T01 = tensin final e inicial en el punto ms bajoS = seccin del conductorE = mdulo de elasticidad
ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO
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ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO
La longitud del cable desarrollada por series es:
Tomando en cuenta que:
2
0
23
24 Tx
ddL r
S
T0101
S
T0202 y
ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO
Reemplazando, reagrupando y despejando trminos se llega a:
2
22
2012
01
2
22
11202
2
022424
)(S
Ed
S
EdttE rr
Ecuacin de Cambio de Estado para Vanos Cortos y Sin Desnivel
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ECUACIN DE CAMBIO DE ESTADO
Vanos desnivelados de longitud promedio
Ecuacin de Cambio de Estado para Vanos de Longitud Promedio y Desnivel
2
322
2012
01
2
322
11202
2
0224
cos
24
cos)(cos
S
Ed
S
EdttE rr
HOJA DECLCULO
ALARGAMIENTO POR ASENTAMIENTO
Los conductores trabajan para tensiones mecnicas en lazona de proporcionalidad
rotura
alargamiento
50 %
20 %
0,05 0,8
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ALARGAMIENTO POR ASENTAMIENTO
Puede suceder que los conductores y cable de guarda tengan unproceso de pretensin, que consiste en darles un tiro mayor al tiromximo al que estarn sometidos, en un 10 a 15%, por un tiempomayor o igual a 12 horas
Cuando no se efecta pretensin se puede efectuar un clculoracional de los valores iniciales del tiro To y la flecha, con base alalargamiento ()
ALARGAMIENTO POR ASENTAMIENTO
Por dilatacin:
)1(12 tLL
tLLL 112
tL
LL
1
12
= alargamiento
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ALARGAMIENTO POR ASENTAMIENTO
Si se conoce y se puede obtenerun t ficticio que considere elalargamiento
t
Este t se suma a la temperatura real
en el cambio de estado, cuando sehace este clculo se emplea el mdulode elasticidad inicial
ALARGAMIENTO POR ASENTAMIENTO
Para el caso del ACSR el esfuerzo es para la seccin total (Aluminio +Acero), Se obtiene el esfuerzo del aluminio mediante:
total
AtotalA
E
Ex
Este valor debe estar dentro del lmite que fija el coeficiente deseguridad
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TENSIN DE CADA DA
Los conductores estn sometidos a fenmenosvibratorios, cuyas probabilidades se incrementan cuantomayor es la tensin mecnica
Para evitar o atenuar este fenmeno se recomiendalmites para la tensin mecnica del conductor
VibracinElica
Conductor
Viento
TENSIN DE CADA DA
Tensin de Cada Da
La tensin mxima admisible en un conductor duranteel periodo de tiempo ms largo del ao sin queexperimente vibracin elica
Se expresa como porcentaje del Tiro de Rotura
Est relacionado con la temperatura de cada da(temperatura media diaria promedio
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TCD en % del TIRO DE ROTURA
13Cable acero grapagiratoria
11Cable acero grapargida
24242218ACSR
2618AAAC
17AAC
26Cobre
Con Base yAntivibradores
ConAntivibradores
Con Base deVarillas
Lneas con ProteccinLneas sinproteccin
Tipo de Conductor
PROTECCIN CONTRA LA VIBRACIN ELICA
Varillas de Armar
Stock Bridge
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PROTECCIN CONTRA LA VIBRACIN ELICA
Las lneas conconductoresmltiples osubconductorestienen menosvibraciones debido alefecto deamortiguacin de losseparadores
VANO BSICO O IDEAL DE REGULACIN
d1 d2
d1 < d2
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VANO BSICO SI NO HAY DESNIVEL
n
n
dddd
ddddVanoBsico
..........
........
321
33
3
3
2
3
1
d1, d2, .. dn = longitud de vano que conforman cada tramo de lnea
VANO BSICO SI HAY DESNIVEL
d1, d2, .. dn = longitud de vano que conforman cada tramo de lnea
n
n
ddd
dddVanoBsico
..........
cos/........cos/cos/
21
33
2
3
1
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TABLA DE REGULACIN
VB1 = Vano Bsico
Tramo 1 Tramo 2Tramo 3
d1
d2
d3
d4 d5
d6
d7
d8d9
d10
d11
d12
VB2
VB3
Los vanos (d) no son necesariamente iguales, dependen en muchode la topologa del terreno
TABLA DE REGULACIN
Al momento de realizar el montaje se aplica el tiro horizontal (To) quecorresponde al vano bsico del tramo que se tiempla
Dado que la temperatura puede ser cualquiera, considerando estatemperatura y vanos comprendidos entre el menor y mayor posibles,se calculan las flechas y tiros
VB1 = Vano Bsico
Tramo 1 Tramo 2Tramo 3
d1
d2
d3
d4 d5
d6
d7
d8d9
d10
d11
d12
VB2
VB3
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TABLA DE REGULACIN
Flechas para vanos diferentes al Bsico y una determinadatemperatura
o
r
xT
xdf
8
2
111
o
r
xT
xdf
8
2
222
Haciendo:
2
2
2
1
2
1
dd
ff
2
1
212
ddff
TABLA DE REGULACIN
Hiptesis de Clculo
Hiptesis I (mximo esfuerzo)t1 (mn) = 10CPv1 = 30 kg/m
2
C.S. = 3
Hiptesis II (templado)t2 (prom.) = 20CPv2 = 0T.C.D. = 22%
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TABLA DE REGULACIN
100 200 300 400
10C 6,35 0,54 2,15 4,84 8,60
20C 5,69 0,60 2,41 5,41 9,62
30C 5,13 0,66 2,66 5,99 10,65
Temperatura
(C) 0(kg/mm
2)
Vano (m)
Flecha en metros