CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

4.1.-INTRODUCCION

En el desarrollo del proyecto se consideran las siguientes normas y disposiciones legales: Código Nacional de Electricidad - Suministro 2006 Ley de Concesiones Eléctricas N° 25844 Reglamento de la Ley de Concesiones Eléctricas No. 25844 Norma Técnica DGE “Alumbrado de Vías Públicas para la Electrificación

Rural” Norma DGE RD 031-2003-EM: Bases para el Diseño de Redes Secundarias con

Conductores Autoportantes para Electrificación Rural. Norma DGE RD 025-2003-EM: Especificaciones Técnicas para el Suministro

de Materiales y Equipos de Redes Secundarias para Electrificación Rural Norma DGE RD 020-2003-EM: Especificaciones Técnicas de Montaje de

Redes Secundarias con Conductor Autoportante para Electrificación Rural.

4.2- CÁLCULOS ELÉCTRICOS

La sección del conductor deberá elegirse de manera tal que el calentamiento por efecto joule no produzca daños en su estructura del conductor

La caída limite de tención en el último punto de acometida será 5%

4.2.1.- CAÍDA DE TENSIÓN

a) PARÁMETROS DE LA LÍNEA

la resistencia para la temperatura de funcionamiento es:

la reactancia inductiva se calcula con:

Además:

Donde:

Α=coeficiente térmico en 1/°C (0.0036 para el aluminio) f= frecuencia del sistema (Hz) DMG= distancia media geométrica(m) d=diámetro del conductor(m) dRS=distancia entre fases(m)

En caso del sistema monofásico DMG viene a ser igual a la distancia de la fase al neutro

B) PARÁMETROS ELÉCTRICOS

LA POTENCIA DE MÁXIMA DEMANDA.

Donde:

=potencia total de servicio particular(KW)

=potencia total de alumbrado público(KW)

=potencia total de alumbrado público(KW)

=potencia total de cargas especiales(KW)

=factor de simultaneidad de S.P. =potencia unitaria por lámpara (KW)

=numero de lámparas

- La intensidad de corriente se obtiene con :

Donde:

I: intensidad de corriente, trifásica o monofásica (A) V : tensión de servicio (380 o 220) V. COS Φ :factor de potencia

Se debe tomar en cuenta además que los conductores no superen su capacidad de transporte de corriente

CAIDA DE TENSIÓN

La caída de tensión en el último punto de acometida debe ser inferior al 5% y esta expresada por las siguientes formulas:

Donde:

:Caída de tensión ,trifásica o monofásica (V)

:Angulo del factor de potencia

:Resistencia de la línea a temperatura ambiente(ohm/Km)

X:Reactancia inductiva trifásica o monofásica (ohm/Km)

L:longitud del tramo (m)

La formula simplificada será:

El factor de caída de tensión será:

DONDE.

P: Potencia total en (W) L: Longitud del tramo en (Km) FCT: Factor de caída de tensión del conductor (V/A Km)

4.2.2.- perdidas de potencia

Las pérdidas en una línea trifásica se calcula con:

Pper3φ=3.Rf.L.I23φ-10-3

Las pérdidas en las líneas monofásicas:

Pper1φ=2.Rf.L.I21φ-10-3

Porcentaje de pérdidas:

ΔP%=(ΔP/MD).100

4.2- CÁLCULOS MECANICOS

4.2.1- CÁLCULOS MECANICOS DE CONDUCTORES

Se realizara los debidos cálculos mecánicos que tienen por finalidad determinar los esfuerzos y flechas en las diversas formas de operación.

4.2.2 HIPOTESIS DE CÁLCULO

HIPÓTESIS N° 1: CONDICIÓN DE MÁXIMO ESFUERZO

- Temperatura : Media anual (entre 15 y 25 °C, salvo excepciones)

- Velocidad de viento : Nula

- Sobrecarga de hielo : Nula

HIPÓTESIS N° 2: CONDICIÓN DE TEMPLADO

- Temperatura : 18º

- Velocidad de viento : 90km/h

- Sobrecarga de hielo : Nula

HIPÓTESIS N° 3: CONDICIÓN DE MÁXIMA FLECHA

- Temperatura : 40 °C

- Velocidad de viento : Nula

- Sobrecarga de hielo : Nula

HIPÓTESIS N° 4: condición de flecha mínima

- Temperatura : ¿?

- Velocidad de viento : nula

- Sobrecarga de hielo : nula

4.2.3 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 esfuerzos en el conductor portante sobrepasaran lo máximo establecido, el consultor podrá adoptar un esfuerzo EDS menor a 52,3 N/mm²

4.2.4 CALCULO DE CAMBIO DE ESTADO

Los cálculos de cambio de estado se han efectuado mediante la ecuación cúbica cuya expresión matemática es:

Donde:

Ti = Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición i, en N/mm².d = Vano de cálculo, en m.E = Módulo de elasticidad final del conductor, en N/mm²S = Sección del conductor en mm²Wi = Carga en el conductor en la condición iti = Temperatura en la condición iα = Coeficiente de dilatación (1/°C)

4.3- CALCULO MECANICO DE ESTRUCTURAS Y RETENIDAS

Calculo de esfuerzos en los postes

a) SELECCIÓN DE LONGITUD DEL POSTE

En la selección de la longitud del poste intervienen las siguientes longitudes.

(m), Con macizo de concreto

(m), Sin macizo de concreto

Donde:

Lp : Longitud total del poste (m)

Le : Longitud de empotramiento con macizo de concreto (m)

Hmin : Altura mínima del conductor al suelo (m)

fmax : Flecha máxima (m)

Lc : Longitud de separación total entre conductores (m)

Lcp : Longitud de separación entre el conductor y la punta del poste (m)

b). HIPÓTESIS DE CÁLCULO

Las hipótesis de cálculo a considerar en el cálculo mecánico de estructuras son:

Los factores de seguridad a ser considerados para los postes son: Postes de concreto armado

Condiciones normales : 2.0 Condiciones anormales : 1.5

C. CÁLCULO DE ESFUERZOS

Para el cálculo de esfuerzos en postes de alineamiento, ángulo y terminal; se toma en cuenta las siguientes cargas exteriores:

Fuerza del viento sobre el poste (Fvp)

Fuerza del viento sobre los conductores (Fvc)

Fuerza debido a la tracción de los conductores (Ftc)

c.1) FUERZA DEL VIENTO SOBRE EL POSTE (FVP)

Donde:

- Fvp : Fuerza del viento sobre el poste (Kg)

- Z : El punto de aplicación de la fuerza del viento sobre el poste (m)

- Pv : Presión del viento, en (Kg/m2)

- Lpv : Longitud libre del poste, (m).

- de : Diámetro a la altura de empotramiento del poste (m).

- do : Diámetro en la punta del poste, (m).

- Le : Longitud de empotramiento (m)

- Lp : Longitud total del poste (m).

C.2) FUERZA DEL VIENTO SOBRE LOS CONDUCTORES

Donde:

- Fvc : Fuerza del viento sobre los conductores (Kg).

- d : Diámetro exterior de los conductores (m).

- Lb : Vano basico (m).

-α : Angulo topográfico de cambio de dirección

c.3) FUERZA DEBIDO A LA TRACCIÓN DE LOS CONDUCTORES

Estas fuerzas se calculan para el máximo esfuerzo de trabajo de los conductores.

Tc : Tensión del conductor mensajero, debido al ángulo de la línea (Kg).

Tmax : Tensión máxima admisible del conductor. (Kg)

Tr : Tiro de ruptura del conductor (Kg).

c.4) Momento total

Donde:

Mvp : Momento debido al viento en el poste (kg-m)

Mc : Momento debido a los conductores

c.5) Fuerza en la punta

Para postes de concreto armado

Donde:

FP: Fuerza en la punta, en (Kg).

HE: Altura equivalente (m).

4.4 CALCULO DE RETENIDAS

Cuando la fuerza resultante sobre el poste es superior al esfuerzo de trabajo de los postes, para cada caso específico se utilizarán retenidas, especialmente en postes de fin de línea y de cambio de dirección.

a). Retenidas para postes en ángulo (cambio de dirección)

i). Retenida Simple

Donde: - TRR : Tensión máxima del cable de la retenida en (Kg). - TR : Tensión de trabajo de la retenida (Kg). - Fp : Fuerza equivalente aplicada a 15 cm de la punta del poste, (Kg). - HE : Altura de aplicación de Fp, sobre el suelo, (m). - HR : Altura de aplicación de la retenida, (m). - β : Angulo de la retenida - CS : Ceficiente de seguridad (recomendable 2).

ii). Retenida Simple para ángulos de 45º a 60º

Cuando la fuerza en la punta es muy alta se deberá utilizar doble retenida

iii). Retenida Simple para ángulos de 60º a 90º

Se utilizará la siguiente configuración:

iv). Retenida en Contrapunta

, normalmente en las retenidas contrapunta es 45°

- De acuerdo a los resultados se podrán utilizar retenidas dobles.

- Los postes gemelos son utilizados en lugares donde no es posible emplear retenidas, debido al espacio que ocupan. Los postes gemelos según la posición de trabajo, pueden soportar fuerzas de 2 veces y 5 veces del poste simple.

b) Retenidas para postes de fin de línea

4.5- ANCLAJE DE ESTRUCTURAS

a). Generalidades

Los valores característicos del terreno que deberán tomarse para el cálculo de la resistencia del cimiento son los indicados en la siguiente tabla:

En los cálculos se tomarán en cuenta los pesos específicos convencionales:

Terreno 1,600 kg/m3

Concreto 2,200 kg/m3

Concreto armado 2,400 kg/m3

a). MÉTODO DE VALENCI PARA EL CÁLCULO DE CIMENTACIÓN

Momento de vuelco <= Momento estabilizante

(Peso del macizo)=(Vol. Macizo-Vol. Tronconico)x

Donde:

- P : Peso total (poste, equipo y maziso) (Kg).

- R : Coeficiente de compresibilidad (Kg/m3).

- Fp : Fuerza en la punta del poste, (Kg).

- HE : Altura equivalente del poste (m).

- : Presión admisible del terreno (Kg/cm2)

- a : Ancho del macizo.

- b : Largo del macizo.

- t : Profundidad del macizo (m)

- t1 : Profundidad de enterrado del poste (m).

- C : Peso especifico del concreto (Kg/m3)