CALCULOS JUSTIFICATIVOS

PAGE LT 138 kV SE Santiago de Cao Nueva SE Malabrigo

Hidrandina S.A.

Estudio Definitivo

ESTUDIO DEFINITIVO E INGENIERA A NIVEL DE EJECUCIN LT 138 kV SE SANTIAGO DE CAO NUEVA SE MALABRIGO

EXPEDIENTE TCNICO

VOLUMEN 01

PARTE 5:CLCULOS JUSTIFICATIVOS MECNICOS, ELCTRICOS Y CIVILES

LNEA DE TRANSMISIN 138 KV SE SANTIAGO DE CAO SE MALABRIGO

I N D I C E

1.0 INTRODUCCIN

2.0 CARACTERSTICAS CLIMATOLGICAS Y AMBIENTALES

2.1 caractersticas climatolgicas2.2 caractersticas ambientales2.3 presiones de viento3.0 SELECCIN TECNICA ECONOMICA DEL CONDUCTOR

3.1 seleccin del material del conductor3.2 seleccin de la seccion minima del conductor3.3 seleccin tecnica economica del conductor4.0 CARACTERISTICAS DEL CABLE DE FIBRA OPTICA OPGW5.0 CALCULO DE LA CAPACIDAD TERMICA DEL CONDUCTOR

6.0 SELECCIN TECNICA ECONOMICA DE LAS ESTRUCTURAS

6.1 seleccin de clase y longitud de poste de madera6.2 prestacion preliminar de la estructuras6.3 factores de sobrecarga y resistencia de las estructuras6.4 factores de seguridad para la fundacin de postes7.0CLCULOS ELECTRICOS7.1gradiente superficial y perdidas corona7.2parametros electricos8.0CLCULO MECNICO DEL CONDUCTOR Y CABLE DE GUARDA

8.1seleccin de tensin eds del conductor acar8.2hiptesis de carga8.3clculo del creep8.4cambio de estado del conductor8.5coordinacion entre conductor de fase y cable de guarda8.6hipotesis de carga del cable opgw9.0CLCULO DE AISLAMIENTO

9.1condiciones climticas y ambientales para el clculo del aislamiento9.2 premisas de diseo9.3 diseo mecnico9.4 diseo elctrico10.0 DISTANCIA MNIMA A MASA

10.1 distancia mnima entre fases10.2 distancias de seguridad11.0 CALCULO DE ESTRUCTURAS CON POSTES DE MADERA TRATADA11.1 tipos y prestaciones de estructuras11.2 utilizacion de estructuras de suspension11.3 hipotesis de carga de las estructuras11.4 calculo de las estructuras12.0 MEDICION DE RESISTIVIDAD DEL TERRENO12.1 objetivo12.2 alcances12.3 metodologa y equipo utilizado12.4 clculo de la resistividad13.0 CLCULO DE PUESTA A TIERRA

13.1 conductor del sistema de puesta a tierra13.2 configuracin a10.2configuracin b10.2 configuracin c10.3 configuracin d10.4 aplicacin de los tipos de puesta a tierraANEXOS:ANEXO 1:CALCULO DE CAPACIDAD TERMICA DE CONDUCTORES PROGRAMA IEEE STD 738 -2006ANEXO 2: SELECCIN TECNICA ECONOMICA DEL CONDUCTOR ACARANEXO 3: SELECCIN DE LONGITUD PTIMA DEL POSTE DE MADERA TRATADA PARA ESTRUCTURAS DE LA LINEA DE TRANSMISION DE 138 KV

ANEXO 4:CAMBIO DE ESTADO DE CONDUCTOR ACAR 253 mmANEXO 5:CAMBIO DE ESTADO DE CABLE DE FIBRA OPTICA TIPO OPGW 87 mmANEXO 6:GRAFICOS PARA LA SELECCIN DEL AISLAMIENTO

ANEXO 7FACTOR K DE TABLA 19 DE LA NORMA VDE 0210/12.85

ANEXO 8CALCULOS DE DIAGRAMAS DE CARGAS DE ESTRUCTURASANEXO 9CLCULO DEL BLOQUE DE LAS RETENIDAS

ANEXO 10CLCULO DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO

ESTUDIO DEFINITIVO E INGENIERA A NIVEL DE EJECUCIN LT 138 kV SE SANTIAGO DE CAO NUEVA SE MALABRIGO

EXPEDIENTE TCNICO

VOLUMEN 01

PARTE 5:CLCULOS JUSTIFICATIVOS MECNICOS, ELCTRICOS Y CIVILES

LNEA DE TRANSMISIN 138 KV SE SANTIAGO DE CAO SE MALABRIGO

1.0 INTRODUCCION

En el presente documento se presentan los clculos justificativos para el diseo electromecnico de la lnea de transmisin en 138 kV SE Santiago de Cao - SE Malabrigo, que incluye bsicamente los siguientes temas: determinacin de la capacidad trmica del conductor, clculo mecnico del conductor, clculo electromecnico del aislamiento, determinacin de las cargas de estructuras, distancias a masa de conductores, sistema de puesta a tierra de estructuras, etc.

Los clculos electromecnicos aqu descritos se efectuarn tomando como referencia los materiales de la lnea y criterios de diseo descritos en la ingeniera bsica y en criterios de ingeniera comnmente usados en el diseo de lneas de transmisin de alta tensin.

2.0CARACTERISTICAS CLIMATOLGICAS Y AMBIENTALESA continuacin se presentan las caractersticas climatolgicas y ambientales de la zona del proyecto, que regir el diseo de la lnea de transmisin area en estudio.

2.1CARACTERSTICAS CLIMATOLGICAS

Las caractersticas climatolgicas de la zona del proyecto que se utilizan en el presente estudio, se refieren bsicamente a los valores de temperatura media, mxima y mnima de la zona del proyecto.

Las caractersticas climatolgicas de la zona del estudio son las siguientes:

Temperatura ambiente mnima:15 C Temperatura ambiente media:23 C Temperatura ambiente mxima:36 C Humedad relativa media

:70 %

Mxima velocidad del viento:70 km/h (segn Nota 1)

Presin de viento mximo

:23.77 kg/m a 20C

Nivel isocerunico

:10 das de tormenta elctrica - ao

Nota 1: La velocidad del viento se establece conforme el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2 001, en donde segn la tabla 250-1.A, se consigna que la zona A de carga Ligera, la velocidad del viento considerada es 19.5 m/s (70 Km/h)

2.2CARACTERSTICAS AMBIENTALES El clima prevaleciente en la zona del proyecto es de tipo costero, con una distancia de 5,0 km en promedio a la costa marina; por lo tanto, la zona se caracteriza por una contaminacin salina de regular magnitud.

Se evitar en lo posible el desbroce de vegetacin existente.

El trazo de ruta seleccionado se ubica casi en paralelo a la lnea existente de 34.5 kV, que va muy cerca a caminos afirmados existentes (trocha), el terreno del rea del proyecto se caracteriza por ser prcticamente plano.

2.3PRESIONES DE VIENTOLa presin de viento que se aplicarn sobre las reas proyectadas de los conductores, estructuras y aisladores, se calcular mediante la frmula del CNE - Suministro, regla 250.C., que a continuacin se presenta:

PV = K x V x Sf x A

Donde:

PV=Carga en Newton

K=0.613 constante de presin, para niveles hasta 3 000 msnm

V=Velocidad del viento en m/s

Sf=Factor de forma

1.00 para conductores, aisladores y postes de madera.

Para el caso de cargas debido solo al viento, la presin de viento se establece de acuerdo a la Tabla 250-1.A y la frmula de la regla 250.C.

Zona de carga: A Ligera, con velocidad de viento de 19.5 m/s (70 km/h)

Reemplazando

PV = 0.613 x (19.5) x 1.00 x 1.00 = 233.09 N/m = 23.77 kg/m

En el siguiente cuadro N 2.1 que se muestran las presiones de viento a utilizar en el diseo.

CUADRO N 2.1PRESION DE VIENTO

Elementos de la Lnea

de Transmisin de 138 kV

rea de Carga A LigeraZona Costera

Estructura de acero galvanizado)23.77 x 3.2 = 76.06 kg/m

Postes de madera tratada23.77 kg/m

Conductor de fase ACAR23.77 kg/m

Cable de fibra ptica OPGW23.77 kg/m

Cadena de Aisladores 23.77 kg/m

3.0SELECCIN TCNICA ECONMICA DEL CONDUCTOR3.1SELECCIN DEL MATERIAL DEL CONDUCTOREn la seleccin del material del conductor, se ha previsto utilizar uno con caractersticas adecuadas a la zona del proyecto, es decir, a la zona costera en el norte de Per que se caracteriza por la presencia de contaminacin salina y donde las lluvias no son muy frecuentes.

Desde el punto de vista tcnico, las principales consideraciones para seleccionar el material del conductor de una lnea de transmisin de alta tensin toman en cuenta la resistencia mecnica del conductor y las caractersticas del parmetro de catenaria en mxima temperatura que influenciar en la determinacin del tamao de las estructuras.

Los materiales para conductores a considerar en esta seleccin, se consideran los siguientes:

AAAC

Aleacin de aluminio 6201

ACAR

Aluminio reforzados con aleacin de aluminio 6201

ACSR

Aluminio reforzados con acero galvanizado

No toma en cuenta en el anlisis al conductor tipo Aero Z, debido a que durante su instalacin en las costas peruanas no tuvieron un comportamiento adecuado, debiendo ser reemplazados por conductores ACAR en tan slo ocho (08) aos de su puesta en servicio.

Desde el punto de vista de resistencia mecnica se utiliza el esfuerzo mnimo de rotura como parmetro de referencia, en donde los materiales de los conductores normalmente usados en el pas presentan los siguientes esfuerzos a la rotura:

AAAC

29.5 (kg/mm)

ACAR

22.5 (kg/mm)

ACSR

30.0 (kg/mm)

Para las condiciones planas del terreno en donde se ubicar la lnea de transmisin en 138 kV, que implicar la presencia de vanos normales y en especial por la presencia de contaminacin salina en el trazo de ruta de la lnea los conductores tipo ACSR son totalmente inadecuados.

El hecho que el trazo de ruta de la lnea se ubique en una zona cercana al mar con presencia de contaminacin salina, implica que el material de las estructuras ser con postes de madera tratada y por lo tanto los esfuerzos sobre las estructuras debern ser limitados, los que se podrn obtener bsicamente con el conductor de material ACAR, que permite parmetros de ubicacin de estructuras adecuados para terrenos planos. El tiro de tensado para la condicin final del conductor ACAR ser de 16% del tiro de rotura.

Comparando a los conductores de material ACAR y AAAC, el primero presenta menores esfuerzos a las estructuras, pero con longitudes mayores debido a su catenaria ms pronunciada; por otro lado con el AAAC se requerirn menores esfuerzos a las estructuras pero con longitudes ms pequeas.

Con respecto a la contaminacin salina el conductor ACAR tiene un mejor comportamiento, segn la experiencia en lneas longitudinales ubicadas en la costa peruana; mientras que en el caso de aleacin de aluminio AAAC, estas normalmente se han utilizado cuando las lneas presentan un trazo de ruta transversal a la costa.

En funcin a lo descrito lneas arriba se recomienda utilizar un conductor que se adapte a las caractersticas de los terrenos del trazo de ruta de la lnea de transmisin en 138 kV tal como el material ACAR, que a la larga resulta ms econmico y tcnicamente ms recomendable, debido principalmente a que transmitir a las estructuras menores cargas que las producidas por otros tipos de conductores y principalmente por su mejor adaptacin al medio ambiente de las zonas costeras del norte del pas.

3.2SELECCIN DE SECCION MINIMA DEL CONDUCTORHabindose seleccionado el material del conductor, se determinar la seccin mnima del conductor ACAR a utilizar, verificando la capacidad trmica de un conjunto de conductores preseleccionados.

La capacidad trmica de los conductores se determinar mediante el programa de la IEEE Standard 738-2006, denominado Clculo de Relaciones Corriente Temperatura de Conductores Areos Desnudos, cuyos datos de ingreso se muestran a continuacin.

Velocidad de viento:

0.61 m/s

Emisividad:

0.5

Absortividad solar:

0.5

Temperatura ambiente mxima del aire:36 C

Dimetro exterior del conductor

segn Cuadro N 3.1, mm

Resistencia en ca de conductor R (25C):segn Cuadro N 3.1, ohm/km

Resistencia en ca de conductor R (75C):segn Cuadro N 3.1, ohm/km

Direccin que recorre la lnea:

sur a norte

Latitud de la zona del proyecto:

7.5

Altitud sobre el nivel del mar:

150 msnm

Tipo de atmosfera:

industrial

A continuacin se presentan las caractersticas principales de los conductores ACAR que sern evaluados por su capacidad trmica.

CUADRO N 3.1CARACTERSTICAS DE CONDUCTOR ACAR (SEGN NORMA ASTM)

CalibreN de hilosDimetro del

cable (mm)Seccin

(mm)Peso

(kg/m)Carga de

Rotura (kg)Resistencia ca 60HZ

25C75C

4001918.432030.55943300.15350.1820

4501919.542280.62948130.13660.1589

5003720.662530.69859900.12590.1487

5503721.672790.76865680.11460.1352

6003722.633040.83871310.10520.1241

6503723.563290.90877620.09730.1148

Los resultados del programa para el clculo de la capacidad trmica en los conductores preselecionados se muestran en el siguiente cuadro.

CUADRO N 3.2RESULTADOS DE BALANCE TERMICO - CONDUCTOR ACARCalibre(MCM)Seccin

(mm)D

(cm)Qs

(W/m)Qc

(W/m)Qr

(W/m)Temperatura Conductor

(C)

4002031.8437.95515.2272.88049.9

4502281.9548.43414.5302.81448.9

5002532.0668.91714.3462.84948.4

5502792.1679.35314.0262.84447.8

6003042.2639.76813.7952.85147.3

6503292.35610.16913.6572.87447.0

Donde:

Qs=calor ganado del sol (W/m)

Qc=prdida de calor por conveccin (W/m)

Qr=prdida de calor por radiacin (W/m)

Para una altitud mxima de 150 msnm y una temperatura ambiente mxima de 36 C, todos los conductores analizados cumplen con la condicin de capacidad trmica. Las salidas del programa de cmputo de la IEEE Standard 738 se muestran en el Anexo 1.

3.3SELECCIN TECNICA ECONOMICA DEL CONDUCTORPreseleccionados el tipo de material y la seccin mnima de conductores, por capacidad trmica, se determina la seccin ptima mediante el mtodo del Valor Presente de flujos de costos totales, con los principales componentes que se mencionan a continuacin:

El costo anual de las prdidas de potencia y energa por efecto Joule,

El costo anual de las prdidas por efecto corona,

El costo directo anual de las lneas de transmisin para cada conductor analizado.

La seleccin de la seccin econmica del conductor se efecta mediante el siguiente procedimiento:

Para la seleccin del conductor se considera un mnimo de 30 aos de vida til, en funcin de la proyeccin de la demanda de la zona de Malabrigo.

Se calculan los costos totales de construccin para cada seccin de conductor, con estructuras conformadas por un poste de madera tratada, con aisladores tipo line post para una simple terna triangular, en 138 kV;

Se calculan las prdidas por efecto Joule, en potencia y energa, segn las proyecciones de potencia estimado para 30 aos;

Se calculan las prdidas corona (mediante el mtodo de Maruvada), potencia mxima y energa promedio anual;

3.3.1Clculo de Prdidas Corona en Conductor ACAR

En el presente caso debido a que la lnea de transmisin 138 kV se ubica en la zona costera se utilizar la frmula de Maruvada (modificado para la costa Peruana) para el clculo de las prdidas corona en los conductores ACAR, el cual est basado en mediciones empricas y se obtiene mediante la siguiente expresin.

Donde:

Prdidas corona en kW/km

0,000775 para conductor simple

Nmero de subconductores

Frecuencia en Hz

Radio del conductor en cm

Gradiente del conductor en kVp/cm

Gradiente crtico en kVp/cm

El clculo de las prdidas corona para el conductor ACAR 253 mm es el siguiente:

Clculo del gradiente del conductor ACAR 253 mm en kVp/cm

Donde:

Tensin del conductor, 138 kVrms

Dimetro de conductor, 2.066 cm

Altura promedio de conductores, 15 600 cm

Clculo del gradiente crtico en kVp/cm

Donde:

Densidad del aire igual 0.981 a 25C y a 150 msnm de altitud

Clculo de Prdidas Corona en conductor ACAR 253 mm

3.3.2Costo de Prdidas de Potencia y Energa en Lnea de 138 kV

Se valorizan las prdidas de potencia y energa (Joule + Corona) segn las proyecciones de precios en la barra de Trujillo Norte, descrito en la Resolucin de OSINERGMIN N 079-2010-OS/CD, vigente al segundo semestre del ao 2 010 segn lo siguiente.

Energa en horas punta:0.0375 US$/kWh (10.50 ctm. S/. /kWh)

Energa en horas fuera de punta:0.0299 US$/kWh (8.36 ctm. S/. /kWh)

Potencia en horas punta:5.904 US$/kWmes (16.53 S/./kW-mes)

La tasa de cambio considerada es 1 US$ = S/.2.80.

3.3.3 Comparacin Econmica con Mtodo de Valor PresenteSe efecta la comparacin econmica por el mtodo del valor presente del flujo de costos totales + prdidas + valor de las instalaciones, para el perodo de 30 aos, a la tasa de descuento de 12% anual.

El costo directo de la lnea de transmisin en 138 kV para diferentes secciones de conductor tipo ACAR, se obtienen de manera aproximada tomando los precios unitarios por kilmetro utilizados por OSINERGMIN para establecer el peaje de Lneas de Transmisin Secundarias.

Como resultado de la comparacin econmica se obtiene la seccin ptima del conductor ACAR, resultando el calibre 500 MCM y 253 mm de seccin, para la lnea de transmisin en 138 kV, segn se muestra en el Anexo 2.

3.3.4Caractersticas de Conductor ACAR Seleccionado

Caractersticas del conductor ACAR seleccionado son las siguientes:

Tipo:ACAR

Calibre (MCM):500

Seccin nominal (mm):240

Seccin real (mm):253

Seccin de aluminio EC (mm):123

Seccin de Aleacin de aluminio 6201 (mm):130

N x dimetro hilos de aluminio (# x mm):18 x 2.95

N x dimetro hilos aleacin de aluminio (# x mm):19 x 2.95

Dimetro exterior (mm):20.66

Peso unitario (kg/m):0.698

Resistencia a la rotura nominal (kN):58.74 (5 990 kg)

Mdulo de elasticidad final (kg/mm):61.29 (6 250 kg/mm)

Resistencia elctrica 20C a cc (ohm/km):0.1226

Coeficiente de expansin lineal:0.000023

Las normas aplicables al conductor son las siguientes:

ASTM B398Standard Specification for Aluminium Alloy 6201-T81 Wire for Electrical Purposes ASTM B230Standard Specification for Aluminium 1350-H19 Wire for Electrical Purposes

ASTM B524Standard Specification for Concentric-Lay-Stranded Aluminium Conductors, Aluminium Reinforced (ACAR 1350/6201)

4.0CARACTERISTICAS DEL CABLE DE FIBRA OPTICA OPGWSe ha seleccionado el cable de fibra ptica tipo OPGW para su funcin bsica de telecomunicaciones.

Tipo de material

:OPGW

Regulaciones de fabricacin

:ITU-T G.652

Dimetro nominal del cable

:11.8 12.0 mm

Seccin nominal aproximada

:80 - 87 mm

Peso aproximado del cable

:0.354 0.471 kg/m

Carga de rotura mnima a la traccin

: 4 770 kg

Mdulo de elasticidad

:11 500 12 700 kg/mm

Coeficiente de expansin trmica lineal

:14.5 x 10-6 16 x 10-6 1/ C

Radio de curvatura mnimo

: 12 mm

Corriente de corto circuito a 0,3 s

: 12 kA

Temperatura mxima del cable

:210 C

Nmero de unidades pticas

:1

Nmero de fibras por unidad ptica

:24

Construccin

:Holgado

Llenado del tubo

:Gel Anti-humedad

Material del tubo

:Acero inoxidable

Barrera trmica

:Incorporada

Proteccin mecnica

:Incorporada

Mxima temperatura soportable por la fibra y

sus recubrimientos

:140 C

Dimetro del campo monomodo

:9 a 10 10% m

Dimetro del revestimiento

:125 2.4 % m

Error de concentricidad del campo monomodal: 1 m

No circularidad del revestimiento

:< 2 %

Longitud de Onda de Corte

:1100 1280 nm

Prof. Test

: 1 %

Cdigo de colores

:Estndar

Atenuacin para = 1310 nm

: 0.28 dB/km

Atenuacin para = 1550 nm

: 0.40 dB/km

Dispersin total para = 1310 nm

: 3.50 ps/km.nm

Dispersin total para = 1550 nm

: 18.0 ps/km.nm

Humedad relativa mnima

:75 % a 40 C

Humedad relativa mxima

:99 % a 40 C

Rango de temperatura funcionando

:5 - 50 C

Instalacin

:Intemperie

5.0CLCULO DE LA CAPACIDAD TRMICA DEL CONDUCTOR

El clculo en estado estable de la capacidad trmica para un conductor trenzado desnudo, en donde son conocidas la temperatura del conductor (Tc) y los parmetros ambientales del estado estable (Ta = temperatura ambiente, Vv = velocidad del viento, etc.), se efecta mediante la siguiente ecuacin de balance trmico.

;

(1a)

Esta ecuacin de balance trmico est conformada por las prdidas de calor debido a la conveccin y radiacin (qc y qr), ganancia debido a calor solar (qs) y resistencia del conductor R(Tc); en donde la corriente (I) que produce la temperatura del conductor bajo las condiciones ambientales establecidas; se calculan mediante la ecuacin de balance de calor en estado estable.

(1b)

Donde:

Este clculo se puede realizar para cualquier temperatura de conductor y condiciones ambientales; en este caso se utilizan valores de velocidad de viento igual a 0.61 m/s y temperatura ambiente mxima de 36 C a una altitud mxima de 150 msnm, para calcular la capacidad trmica en estado estable del conductor del estudio.

Como las tasas de prdida de calor por radiacin y conveccin no son linealmente dependientes de la temperatura del conductor; la ecuacin de balance de calor se resuelve para la temperatura del conductor en trminos de corriente y variables ambientales mediante un proceso iterativo. Esto para una corriente de conductor:

Se asume la temperatura de conductor;

Se calculan las correspondientes prdidas de calor;

Se calcula la corriente de conductor que resulta de la temperatura inicial de conductor asumida;

La corriente calculada es comparada con la corriente de conductor dado;

La temperatura del conductor es luego aumentada o disminuida hasta que la corriente calculada iguale a la corriente dada.

La capacidad trmica (ampacitancia) en estado estable del conductor seleccionado ACAR de 240 mm de seccin nominal (253 mm de seccin real), se calcula bajo las siguientes condiciones:

Velocidad de viento

:0.61 m/seg

Emisividad

:0.9 Absortividad solar

:0.9 Temperatura ambiente del aire

:36 C Dimetro exterior del conductor

:2.066 cm Resistencia en ca del conductor R( 25C):0.1259 ohm/km

Resistencia en ca del conductor R (75C):0.1487 ohm/km Direccin que recorre la lnea

:Sur a Norte Latitud de la zona del proyecto

:7.5

Altitud sobre el nivel del mar

:150 msnm

Tipo de atmsfera

:industrialLa temperatura mxima del conductor ACAR de 253 mm para 246.1 A (50 MW), con un factor de potencia de 0.85, es 48.4 C.

El clculo de la temperatura del conductor para una capacidad dada, se efecta mediante el programa de cmputo de la IEEE Standard 738 que se muestran en el Anexo 1.

6.0SELECCIN TECNICA ECONOMICA DE LAS ESTRUCTURAS

Para la seleccin de estructuras soporte se toma en cuenta las condiciones climatolgicas por donde se ubica el trazo de la lnea de transmisin en 138 kV.

La lnea de transmisin de 138 kV a disear se ubica en una zona costera a una altitud promedio menor a 50 msnm, caracterizado por ser una zona plana, pero con niveles elevados de contaminacin salina debido a su cercana al mar, por lo que se ha determinado la utilizacin de postes de madera tratada.

Normalmente en zonas costeras cercanos al mar, con terrenos planos y zonas de cultivo, los postes de madera tratada presentan un buen comportamiento, presentando una mayor ventaja durante la instalacin, debido a que en la zona del proyecto existen caminos afirmados utilizados por los agricultores. 6.1SELECCIN DE CLASE Y LONGITUD DE POSTE DE MADERAEn la definicin de las estructuras a utilizar en las lneas de transmisin en 138 kV, para la zona costa se tendr en cuenta que el trazo de ruta de la lnea se realizar en zona rural.

Con la finalidad de aprovechar la franja entre los caminos afirmados, las estructuras a instalarse sern del tipo monoposte para simple terna con disposicin triangular, aislamiento conformado por aisladores tipo line post horizontal para las estructuras de alineamiento y para las estructuras angulares se utilizarn disposicin vertical y horizontal de conductores con aisladores conformadas por cadenas de anclaje.

Para el conductor ACAR seleccionado de 253 mm de seccin se usarn estructuras tipo monoposte con postes de madera de clase 3 para las estructuras de alineamiento y clase 2 para las estructuras de anclaje. Para la definicin de la altura ptima de los postes se tendr en cuenta una serie de factores, tales como:

Tipo de conductor que soportarn las estructuras; Dimensiones de la profundidad de enterramiento del poste de madera, y dimensiones de excavacin y relleno para las fundaciones.

Costo promedio de la excavacin y relleno de las fundaciones.

Costos de material e instalacin de postes de madera tratada de diferentes longitudes.

Costo de material y montaje del sistema de puesta a tierra.

Distancias de seguridad y distancias de aislamiento.

Para la determinacin de la longitud ptima de los postes de madera tratada, se utilizar una funcin objetivo de costo FO la cual se optimizar; dicha funcin consta de cuatro partes e incluye aquellos parmetros que en general varan cuando cambia el vano medio de la lnea. Pero a su vez estos parmetros sern funcin de otros elementos, segn se indica lneas arriba.

La funcin objetivo a evaluar ser el siguiente:

FO = N x (Costo de poste + Costo de Instalacin de poste + Costo de fundaciones + Costo de puesta a tierra)

En la expresin anterior, los costos de postes y su instalacin estn en U.S.$ y N es la cantidad de estructuras para una distancia que corresponde a un tramo terico de lnea, que asumiremos en 3 000 m.

Dentro de la Funcin Objetivo (FO) se asume para todos los vanos el mismo conductor, una misma ruta plana terica y postes de madera tratada; por este motivo no es necesario considerar los costos independientes al vano, tales como deforestacin, accesos, derechos de paso, expropiaciones, campamentos, ingeniera, costo de material e instalacin del conductor, costo del cable de fibra ptica OPGW, costo de prdidas, etc.

En el Anexo 3 se muestra el clculo para la seleccin de la longitud ptima de los postes.

En conclusin, para la lnea de transmisin de 138 kV de simple terna, ubicadas en zona costera con perfil topogrfico del terreno plano, con disposicin triangular de conductores, con un cable de fibra ptica OPGW en la parte superior de la estructura y utilizando estructuras con un poste de madera tratada clase 3 se utilizarn postes de 80 pies de longitud.

6.2PRESTACION PRELIMINAR DE LAS ESTRUCTURAS

Las prestaciones para las estructuras con postes de madera tratada de la lnea de transmisin en 138 kV Santiago de Cao Malabrigo, sern las siguientes:

N

DescripcinCdigoAngulo

()Vano medio (m)

1Estructura de alineamiento disposicin triangular (monoposte)S2-80( 2300

2Estructura de ngulo menor, disposicin vertical (monoposte)A1-802 < ( 8250

3Estructura de suspensin angular, disposicin vertical (triposte)SA-808 < ( 35350

4

Estructura como ngulo mayor, disposicin horizontal (triposte) vano grandeA2RT-8035 < ( 80350 (450)

Estructura como retensin intermedia y terminal A2RT-8020300

Caractersticas de las estructuras

Las estructuras de alineamiento ser con un poste de madera tratada clase 3, aisladores tipo Line Post horizontal y disposicin triangular alternada; con un cable de fibra ptica OPGW en la parte superior de la estructura.

Las estructuras de ngulo menor con un poste de madera tratada clase 2, seis (06) cadenas de aisladores antifog en anclaje, tres (03) aisladores line post horizontal para el cuello muerto y disposicin vertical de los conductores, con un cable de fibra ptica OPGW en la parte superior de la estructura.

La estructura de suspensin angular estar conformada por tres postes de madera tratada clase 3, tres (03) cadenas de suspensin con aisladores antifog, disposicin horizontal de conductores, una fase por poste y en la parte superior del poste ubicado en el centro se ubicar un cable de fibra ptica OPGW; se instalarn dos retenidas por poste en la direccin contraria de la bisectriz del ngulo formado por los conductores y una retenida para el cable de fibra ptica OPGW.

La estructura de ngulo mediano ser con tres postes de madera tratada clase 2, dos crucetas de madera tratada, seis (06) cadenas de aisladores en anclaje y tres (03) cadenas de suspensin para el pase del cuello muerto; entre los postes se ubicarn cuatro (04) riostras diagonales y se ubicarn retenidas en la direccin contraria a los conductores; la disposicin de los conductores es horizontal; adems en la parte superior del poste central se instalar el cable de fibra ptica OPGW. Las estructuras de ngulo mayor hasta 90 y terminal, estar conformado por un conductor de fase para cada poste de madera y usarn seis (06) cadenas de aisladores antifog en anclaje y retenidas en ambos lados o en un solo lado en el caso de ser una estructura terminal.

6.3FACTORES DE SOBRECARGA Y RESISTENCIA DE LAS ESTRUCTURASPara las estructuras con postes de madera tratado se establecen los factores de sobrecarga de acuerdo al Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2001, considerando el Grado de Construccin C.

Los factores de sobrecarga son los siguientes: Cargas verticales

:1.50

Cargas transversales

Debido al viento

:2.00

Debido al tensado del conductor:1.33 Cargas longitudinales en los cruces

En general

:1.00

En los amarres (anclajes)

:1.33 Cargas longitudinales en cualquier lugar

En general

:1.00

En los amarres (anclajes)

:1.33El factor de resistencia para las estructuras con postes de madera es igual a 0.85.

6.4FACTORES DE SEGURIDAD PARA LA FUNDACION DE POSTESEn el caso de las fundaciones (con relacin al pandeo y compresin), los factores de seguridad sern los siguientes:

En condiciones de carga normal:1.50

En condiciones de falla

:1.207.0CLCULOS ELCTRICOS7.1GRADIENTE SUPERFICIAL Y PRDIDAS CORONA 7.1.1Gradiente Superficial

El clculo de gradiente superficial del conductor ACAR de 253 mm de seccin y 2,066 cm de dimetro, para condiciones normales de buen tiempo se obtiene mediante la siguiente ecuacin:

Donde:

G=gradiente superficial del conductor en kV/cm

d=dimetro del conductor, 2,066 cm

DMG=distancia media geomtrica de la terna en cm

La Distancia Media Geomtrica (DMG) se obtiene bsicamente de la disposicin triangular de los conductores en la estructura de suspensin tipo S2.

Remplazando en la frmula de la gradiente, se obtiene un G = 12,676 kV/cm 110.28 kVrms.

La seleccin del aislador se efectuar con el Voltaje Resistente a Frecuencia Industrial de la Norma IEC que es igual a 185 kVrms.

d.Seleccin de Aisladores

Para el aislador tipo Line Post horizontal el voltaje resistente a frecuencia industrial hmedo debe ser mayor a 185 kVrms.El nmero de aisladores antifog para una cadena de anclaje que permita soportar el voltaje resistente a frecuencia industrial fase tierra y fase fase de 185 kVrms, segn el catlogo de fabricantes es 5 unidades.

9.4.4Seleccin de Aisladoresa.Seleccin de Cadena de Aisladores Antifog de Suspensin y AnclajeEl aislamiento de la lnea de transmisin de 138 kV est determinado por los criterios definidos en puntos anteriores y estar conformado por cadenas de aisladores con la mxima cantidad de unidades indicados en el Cuadro N 9.4.

CUADRO N 9.4

NMERO DE AISLADORES DE LA CADENA DE SUSPENSIONCaractersticas elctricasParmetros calculados

Cantidad de Aisladores

Tensin Disruptiva en seco390 kVrms9 unidades

Voltaje Resistente Sobretensin Frecuencia Industrial185 kVrms5 unidades

Distancia de Fuga

Mnima con 31 mm/kV

Norma IEC 608154 495 mm11 unidades

En conclusin, para lnea de transmisin de 138 kV SE Conococha - SE Ticapampa la cadena de aisladores antifog de suspensin (orientacin) tendr 11 unidades; mientras que para el anclaje tendr 12 unidades y utilizarn aisladores con las caractersticas que se muestran a continuacin.

b.Caractersticas del Aislamiento para el AnclajeEl aislador seleccionado presenta las siguientes caractersticas:

b.1Aisladores de Vidrio Templado o Porcelana

Tipo

:Anclaje

Clase IEC

:U100BLP Norma

:IEC 16A Dimetro de disco

:280 mm

Altura

:146 mm

Distancia de fuga

:445 mm

Carga de falla electromecnica

:100 kN

Voltaje Resistente a Frecuencia Industrial

Seco

:85 kV

Humedad

:50 kV

Voltaje Resistente al Impulso

:125 kV

Voltaje de Perforacin

:130kV

Conexin

:Ball & socket

Peso Neto Aproximado

:5,8 kg

b.2Caractersticas de las Cadenas de Suspensin y Anclaje:

Las caractersticas elctricas de las cadenas de aisladores de anclaje de la Lnea de Transmisin en 138 kV SE Santiago de Cao SE Malabrigo:

Tipo de cadena

:Suspensin

Anclaje

Nmero de aisladores

:11 unidades

12 unidades

Voltaje Resistente a Frecuencia Industrial

Seco

:550 kV

585 kV

Hmedo

:360 kV

390 kV

Voltaje Resistente a Sobretensiones

:920 kV

1000 kV Distancia de Fuga Total

:4895 mm

5 340 mmLas cadenas de orientacin sern similares a las de suspensin.

c.Caractersticas del aislador tipo Line Post horizontal de porcelana

Las caractersticas aproximadas del aislador tipo Line Post horizontal de porcelana para 138 kV a ser utilizado en zona costera son las siguientes:

Tipo de instalacin:poste de madera tratada

Longitud horizontal :2152.65 mm (84.75)

Distancia de fuga:4495 mm (176.97)

Distancia de arco seco:1803.4 mm (71)

Resistencia a la flexin (cantilever):12.46 kN (2 800 lb)

Resistencia a la traccin:22.24 kN (5000 lb)

Voltaje nominal de la lnea:138 kV

Descarga disruptiva a baja frecuencia, seco:640 kV

Descarga disruptiva a baja frecuencia, hmedo:575 kV

Descarga disruptiva al impulso positivo:1025 kV

Descarga disruptiva al impulso negativo:1300 kV

Dato de Voltaje de Radio influencia,

- Voltaje de prueba, Rms a tierra:103 kV

- Mximo RIV Microvoltios en 1 000 kc:100 kV Peso neto de cada aislador:162.84 kg (359 lb)

10.0DISTANCIA MNIMA A MASA

10.1DISTANCIA MNIMA ENTRE FASES

Para el clculo de la distancia mnima entre fases se utilizar el criterio de separacin de los conductores en la mitad del vano y la distancia mnima por sobretensin de maniobra, la que se determina mediante la siguiente expresin:

Correspondiente a la norma VDE 0210/12.85, donde:

D=distancia vertical entre fases, en metros;f=flecha del conductor a 40 C, en metros;Lc=0.00 m, se usar aisladores tipo Line Post horizontal para el alineamiento;k=constante segn el material, seccin y disposicin de fases de los conductores

Para disposicin vertical de conductores k = 0.85 y para la disposicin horizontal de conductores k = 0.70, segn se muestra en el Anexo 7.

SAM=valor en funcin del voltaje de servicio dado por la norma; 0,75.

F=factor de altitud, 1.00 la lnea 138 kV, para 50 msnm.El clculo de las distancias verticales y horizontales entre fases que se muestran en los Cuadros N 10.1 y N 10.2, para su clculo se considera el valor de la flecha del conductor a 40 C en condiciones finales.

CUADRO N 10.1

DISTANCIA VERTICAL SEGN VDE 0210/12.85

Vano

(m)Flecha ConductorA 40 CDistancia Vertical Norma VDE 0210/12.85

1001.281,71

1502.552.11

2004.232.50

2506.332.89

3008.873.28

35011.863.68

40015.294.07

45019.184.47

50023.524.87

55028.305.27

60033.545.67

65039.246.07

70045.396.48

75051.996.88

80059.057.28

CUADRO N 10.2DISTANCIA HORIZONTAL SEGN VDE 0210/12.85

Vano

(m)Flecha ConductorA 40 CDistancia Horizontal Norma VDE 0210/12.85

3008.872.69

35011.862.99

40015.293.29

45019.183.60

50023.523.90

55028.304.21

60033,544.50

65039.244.82

70045.395.13

75051.995.44

80059.055.74

El clculo de las distancias vertical y horizontal para las estructuras con postes de madera tratada, se definen en funcin de los vanos mximos establecidos, segn se muestran en el Cuadro N 10.3.

CUADRO N 10.3DISTANCIAS VERTICALES Y HORIZONTALES PARA ESTRUCTURAS

Tipo de Estructura

Vano Medio

(m)Vano Mximo (m)DistanciaVertical (m)DistanciaHorizontal (m)

CalculadoAsumidoCalculadoAsumido

Estructura tipo S2-803004004.074.003.29> 3.50

Estructura tipo A1-802502502.893.00------------

Estructura tipo SA-80350450------------3.60> 4.00

Estructura tipoA2RT-80350 (450)450 (600)------------4.504.42

300450------------3.604.00

10.2 DISTANCIAS DE SEGURIDAD

Las distancias mnimas que se indican a continuacin se refieren a las condiciones indicadas en el CNE Suministro 2 001.

a. Distancia de seguridad horizontal (DSH) en los soportes de los conductores del mismo o diferentes circuitos del Grado de Construccin B:

Segn la regla 235.B.1.b (2), para conductores mayores a 35 mm:

Distancia de seguridad horizontal en mm,

Donde kV es la mxima tensin de operacin de la lnea y S es la flecha final en mm sin carga, sin viento a una temperatura de 25 C.

Para los vanos mximos de 450 y 450 m, se obtienen las siguientes distancias de seguridad:

SA-80 y A2RT-80 (450 m) = 18 520 mm; DSH = 2687.18 mm = 2.69 m ( 2.70 m

A10 (700 m) = 22 400 mm; DSH = 2843.39 mm = 2.84 m ( 2.90 m

b. Distancia de seguridad (DS) en cualquier direccin desde los conductores hacia los soportes y hacia conductores verticales o laterales de otros circuitos, o retenidas unidos al mismo soporte.

Se determinan segn la regla 235.E.1 y la Tabla 235-6

Distancia de seguridad a conductor vertical o lateral de otros circuitos:

DS = 580 mm + 10 mm x (145 50) = 1 530 m ( 1.53 m

Distancia de seguridad a retenida de anclaje unido a la misma estructura:

DS = 410 mm + 6.5 mm x (145 50) = 1 027 mm ( 1.03 m

Distancia de seguridad a superficie de los brazos de soporte:

DS = 280 mm + 6.0 mm x (145 50) = 850 mm ( 0.85 m

Distancia de seguridad a superficie de estructuras:

En estructuras utilizadas de manera conjunta:

DS = 330 + 5 mm x (145 50) = 805 mm ( 0.81 m

Todos los dems:

DS = 280 mm + 5 mm x (145 50) = 755 mm ( 0.76 m

c. Las distancias mnimas, para el nivel de tensin de 138 kV, se indican a continuacin y se refiere a la condicin ms desfavorable de flecha mxima y conductores verticales o desviados:

En zonas rurales transitables por vehculos

:7.50 m

En zonas rurales no transitables por vehculos

:7.00 m

Cruce de carreteras y calles

:8.00 m A lo largo de calles avenidas

:8.00 m

Zonas inaccesibles o de difcil acceso a personas:6.00 md. Distancia de seguridad vertical (DSV) entre conductores adyacentes o que se cruzan, tendidos en diferentes estructuras soporte no deber ser menor a la que se indica en la tabla 233-1, y aplicando la regla 233.C.2.a obtenemos: De seguridad vertical lneas hasta 23 kV

:2.42 m

De telecomunicaciones

:2.50 m

Distancia horizontal entre conductores

:5.00 m

Distancia vertical entre conductores

:2.80 m

e. Distancia entre conductores y estructuras de anclaje Cuello muerto en posicin vertical

:1.60 m

Cuello muerto con conductor oscilado 30:1.25 m

Cadena de anclaje

:1.60 m

11.0CALCULO DE ESTRUCTURAS CON POSTES DE MADERA TRATADA

11.1TIPOS Y PRESTACIONES DE ESTRUCTURAS

Los tipos y prestaciones de estructuras que se utilizarn en la lnea de transmisin 138 kV SE Santiago de Cao SE Malabrigo son los siguientes:

CUADRO N 11.1 PRESTACION DE ESTRUCTURAS LINEA 138 KV

NTipo de Estructura

DescripcinVano Medio

(m)Vano Peso

(m)Vano Mximo (m)Angulo (grados sex.)

1EstructuraTipo S2 80Alineamiento (monoposte)300600400( 2

2EstructuraTipo A1-80Angulo menor (monoposte)2505002502 < ( 10

3EstructuraTipo SA-80Suspensin angular (triposte)35080045010 < ( 35

4

EstructuraTipo A2RT-80Como ngulo mayor (triposte)350 (450)800450 (600)35 < ( 80

Estructura

Tipo A2RT-80Como retencin Intermedia y terminal (triposte)30060045020

CUADRO N 11.2PRESTACION DE ESTRUCTURA METALICA (TORRE)

NTipo de Estructura

DescripcinVano Medio

(m)Vano Peso

(m)Vano Mximo (m)Angulo (grados sex.)

1EstructuraTipo A10Angulo menor, Vano Grande4001200600( 10

11.2 UTILIZACION DE ESTRUCTURA DE SUSPENSION A continuacin se presenta la forma de utilizacin de la estructura de suspensin S2-80, con postes de madera tratada de 80 pies.11.2.1Utilizacin de Estructura Tipo S2-80Clculo del esfuerzo unitario en el conductor debido al viento mximo

La fuerza transversal para un vano de 300 m es:

La ecuacin de equilibrio de fuerzas para un vano de 300 m es el siguiente:

Tmx. = 1348.58 kg, tiro mximo, vano de 300 m, viento mximo transversal 23.77 kg/m

Si

y

Remplazando:( ()am (m)

0300.00

1252.07

2204.13

Donde am es el vano medio en metros y ( es el ngulo de desvo topogrfico en grados sexagesimales

11.3HIPOTESIS DE CARGA DE LAS ESTRUCTURAS

Las hiptesis para la determinacin del rbol de carga de las estructuras con postes de madera tratada, se verificar para las condiciones iniciales de carga del conductor y del cable de fibra ptica OPGW. Con excepcin de las condiciones excepcionales por rotura de un conductor o cable de fibra ptica OPGW, que se efectuarn en condiciones finales. 11.3.1 Hiptesis de carga: estructuras de alineamiento S2-80, (terna triangular) y suspensin angular SA 80 (terna horizontal)Las hiptesis de carga a considerar para las estructuras con postes de madera tratada con conductores en posicin triangular para alineamiento son las siguientes:

a. Hiptesis A: presin de viento transversal mximo sobre conductores y estructura; con presin de viento 23.77 kg/m y temperatura 20 C, condicin inicial.

b. Hiptesis B: rotura de conductor de fase superior, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.c. Hiptesis C: rotura de conductor de fase intermedia, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.d. Hiptesis D: rotura de conductor de fase inferior, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.e. Hiptesis E: rotura del cable de fibra ptica OPGW, presin de viento 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.

f. Hiptesis F: condicin de montaje de cable de fibra ptica OPGW, con presin de viento igual a 0.00 kg/m, temperatura 23C. condicin EDS inicial.

g. Hiptesis G: condicin de montaje de conductores; con presin de viento igual a 0,00 kg/m, temperatura 23C, en condicin EDS inicial.

11.3.2 Hiptesis de carga: ngulo menor A1-80 (terna vertical), ngulo mayor y vano grande A2RT-80 (terna horizontal) Las hiptesis de carga para postes en suspensin angular o en anclaje para ngulo mediano y retencin intermedia para vanos normales y grandes sern las siguientes:a. Hiptesis A: presin de viento transversal mximo sobre conductores, estructura y aisladores; con presin de viento igual a 23.77 kg/m, temperatura 20C, condicin inicial.

b. Hiptesis B: condicin de arranque, se considera un tiro hacia arriba debido a vano peso negativo; con presin de viento transversal mximo sobre conductores, estructura y aisladores; presin de viento igual a 23.77 kg/m, temperatura 20C, en condicin inicial.

c. Hiptesis C: rotura de conductor de fase superior fase izquierda, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.d. Hiptesis D: rotura de conductor de fase intermedia, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.e. Hiptesis E: rotura de conductor de fase inferior fase derecha, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.f. Hiptesis F: rotura del cable de fibra ptica OPGW, presin de viento 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.g. Hiptesis F: condicin de montaje de cable de fibra ptica OPGW, con presin de viento igual a 0.00 kg/m, temperatura 23C. condicin EDS inicial.

h. Hiptesis G: condicin de montaje de conductores; con presin de viento igual a 0,00 kg/m, temperatura 23C, en condicin EDS inicial.

11.3.3 Hiptesis de carga: estructura A2RT-80 como retensin intermedia y terminalLas hiptesis de carga para postes en suspensin angular o en anclaje para ngulo mediano y retencin intermedia para vanos normales y grandes sern las siguientes:a. Hiptesis A: presin de viento transversal mximo sobre conductores, estructura y aisladores; con presin de viento igual a 23.77 kg/m, temperatura 20C, condicin inicial.

b. Hiptesis B: condicin de arranque, se considera un tiro hacia arriba debido a vano peso negativo; con presin de viento transversal mximo sobre conductores, estructura y aisladores; presin de viento igual a 23.77 kg/m, temperatura 20C, en condicin inicial.

c. Hiptesis C: condicin de tiro longitudinal de un solo lado, en todos los conductores y cable OPGW, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin final.

d. Hiptesis F: condicin de montaje de cable de fibra ptica OPGW, con presin de viento igual a 0.00 kg/m, temperatura 23C. condicin EDS inicial.

e. Hiptesis G: condicin de montaje de conductores; con presin de viento igual a 0,00 kg/m, temperatura 23C, en condicin EDS inicial.

11.3.4 Hiptesis de carga: Estructura de ngulo menor y vano grande tipo A10 terna triangular (torre metlica)Las hiptesis de carga para postes en anclaje para ngulo menor y vano grande sern las siguientes:a. Hiptesis A: presin de viento transversal mximo sobre conductores, estructura y aisladores; con presin de viento igual a 23.77 kg/m, temperatura 20C, condicin inicial.

b. Hiptesis B: condicin de arranque, se considera un tiro hacia arriba debido a vano peso negativo; con presin de viento transversal mximo sobre conductores, estructura y aisladores; presin de viento igual a 23.77 kg/m, temperatura 20C, en condicin inicial.

c. Hiptesis C: rotura de conductor de fase superior, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.d. Hiptesis D: rotura de conductor de fase inferior izquierda, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.e. Hiptesis E: rotura de conductor de fase inferior derecha, con presin de viento igual a 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.f. Hiptesis F: rotura del cable de fibra ptica OPGW, presin de viento 0,00 kg/m y temperatura 23C, en condicin EDS final.g. Hiptesis F: condicin de montaje de cable de fibra ptica OPGW, con presin de viento igual a 0.00 kg/m, temperatura 23C. condicin EDS inicial.

h. Hiptesis G: condicin de montaje de conductores; con presin de viento igual a 0,00 kg/m, temperatura 23C, en condicin EDS inicial.

En el Anexo 8 se muestran los clculos de las cargas en las estructuras, mientras que los diagramas de carga y dimensiones de los diferentes tipos de estructuras se muestran en los planos del proyecto.11.4CALCULO DE LAS ESTRUCTURAS 11.4.1Clculo de estructura S2-80

Las caractersticas de la estructura S2-80 son las siguientes:

1. Esfuerzo de flexin del postes : 8 000 lb/pul (psi)

2. Postes de madera tratada de 80- clase 33. Profundidad de empotramiento = 3.048 m = 10.0 pies4. Circunferencia en punta = 235. Circunferencia a 6 pies de la base = 47A.Clculo de Longitud de Circunferencia en el Punto de Aplicacin

En la posicin a

B.Clculo de la Fuerza Transversal TCuando Vm = 300 m, ( = 0Conductor

Cable de fibra ptica OPGW

C.Ubicacin de punto de aplicacin de carga de viento (Z)

Dimetro en la base del poste:

Dimetro en la punta del poste:

D.Clculo de Fuerza en Punta Cargas Transversales

11.4.2Clculo de estructura A1-80

Las caractersticas de la estructura A1-80 son las siguientes:

1. Esfuerzo de flexin del postes : 8 000 lb/pul (psi)

2. Postes de madera tratada de 80- clase 23. Profundidad de empotramiento = 3.048 m = 10.0 pies4. Circunferencia en punta = 25

5. Circunferencia a 6 pies de la base = 50.5

A.Clculo de Longitud de Circunferencia en el Punto de Aplicacin

En la posicin a

B.Clculo de la Fuerza Transversal T Para un Vm = 250 m, ( = 8Conductores

Cable de fibra ptica OPGW

C.Ubicacin de punto de aplicacin de carga de viento (Z)

Dimetro en la base del poste:

Dimetro en la punta del poste:

D.Clculo de Fuerza en Punta debido a Cargas Transversales

11.4.3Clculo de la estructura SA-80

Las caractersticas de las estructura de suspensin angular tipo SA-80 son las siguientes:

1 Esfuerzo de flexin del postes : 8 000 lb/pul (psi)

2 Postes de madera tratada de 80- clase 3

3 Profundidad de empotramiento = 3.048 m = 10.0 pies

4 Espaciamiento entre postes = 4.50 m = 17.76 pies

A.Clculo de Longitud de Circunferencia en Puntos de Aplicacin de Brazos

En la figura se muestran las cargas longitudinales que actuarn en la estructura SA-80, en la condicin de tiro de un solo lado, sin embargo se debe tener presente que esta estructura llevar retenidas en ambos lados.

La longitud de la circunferencia en posicin a es.

B.Chequeo a Compresin de Estructura SA-80 B.1Clculo de la Fuerza en Punta del Poste

En condicin de mximo viento:

Las cargas transversales y carga vertical consideradas incluyen los factores de sobrecarga. Las cargas transversales y la carga vertical del conductor son las siguientes

Elemento de la lneaCargaSmboloCargas (kg)

Cable de fibra ptica OPGWTransversalT1883 kg

Conductor de faseTransversalT1444 kg

Conductor de faseVerticalV948 kg

Se efecta la suma de momento con respecto al punto a, ubicado en el nivel del suelo:

El clculo se efecta para el poste donde se ubica el cable de fibra ptica OPGW.

F = 2252.65 kg > 1360.78 kg fuerza en punta de poste de madera clase 3

En este caso ser necesario utilizar retenidas para soportar la fuerza FB.2Clculo de Retenida

Se calcula solo una retenida por poste para la condicin de viento mximo.

Para el clculo de la compresin en el poste se considera que el conductor y cable OPGW se encuentra alineado con la retenida.

Momento debido al viento sobre el poste es el siguiente:MV = 225.03 kg - m

Clculo de la fuerza F de la retenida area

Clculo de la fuerza R de las retenidas en el poste extremo (con cable OPGW)

El fuerza mxima de rotura de cable alumoweld de la retenida es igual a 5 740 kg, en este caso cumple con las condiciones establecidas en CNE Suministro (aplicando El factor de sobrecarga de 1.33 y el factor de resistencia del material de 0.9).

B.3Chequeo de Poste a Compresin por Efecto de Retenidas

Se calculan las cargas verticales en el poste donde se colocan dos retenidas:

Se considera para la estructura tipo SA un vano peso igual a 800 m y condicin de viento mximo transversal.

Donde:

Wc=0.698 kg/m; peso unitario de conductor

Wcg=0.471 kg/m; peso unitario de cable OPGW

Wo =200 kg; peso de operarios + herramientas

Remplazando en la expresin previa, tendremos:

Clculo de compresin en los postes

En este caso que las retenidas actuarn transversalmente a la lnea, para el clculo de la compresin se usar la expresin de la REA donde k = 1,0

Donde:

El momento de inercia es:

Pcr = 20394.4 lb ( 9250.74 kg

(La estructura SA-80 utilizar una retenida por poste, una retenida area y una retenida adicional en el poste ubicado en el extremo contrario al ngulo.

11.4.4Clculo de estructura A2RT-80

Las caractersticas de la estructura A2RT-80 son las siguientes:

1. Esfuerzo de flexin del postes : 8 000 lb/pul (psi)

2. Y = 3.00 m = 9.843 pies

3. Separacin de diagonales en postes, Z = 4.42 m = 14.5 pies

4. Postes de madera tratada de 80- clase 2

5. Profundidad de empotramiento = 3.048 m = 10.0 pies

6. Espaciamiento entre postes = 4.420 m = 14.5 pies

A.Clculo de Longitud de Circunferencia en Puntos de Aplicacin de los Brazos

En las posiciones a, b, c y d

B.Clculo del Momento Resistente en los Puntos a, b, c y d

El momento resistente se calcula mediante la siguiente expresin:

Donde:

f = esfuerzo de flexin del poste; 8 000 lb/pulg

C = Circunferencia del poste en pulgadas

UbicacinCircunferencia (pulg.)Momento Resistente

(pies lb)

a49.122250335.27

b35.65095691.31

c30.63560722.21

d26.696 40182.09

C.Clculo de los Planos de Contraflexin

D.Clculo de la Carga Mxima de Falla en los Puntos del Poste

E.Mxima Carga P Permitida, Asumiendo Reduccin de 15% Debido a Huecos Para Pernos para cada poste.

P = 8 851 x 0.85 = 7 523 lb

Chequeo de Brazos en X con seccin 3 3/8x 5 3/8 (ref.: 1042-14-6 Hughes Brothers)

E.1Compresin

El chequeo a la compresin se efecta mediante la siguiente expresin:

Donde:

L = longitud del brazo, se asume la mitad del brazo (pies);

I =Momento de Inercia de la seccin del brazo (pulg4);

E = Mdulo de Elasticidad (lb/pulg)

Clculo del momento de inercia I

E = mdulo de elasticidad = 1.6 x 106 lb/pug

Remplazando:

E.2Tensin

Los brazos en X 1042, est limitado a la traccin axial a 20 000 lb

F.Clculo de falla en el Brazo X

Se efecta mediante la siguiente expresin:

Se verifica que Pr < P; 12 671 lb < 20 000 lb

G.Chequeo a la Compresin de Estructura A2RT-80G.1Clculo de Retenidas

Se plantea utilizar dos retenidas ubicados en cada uno de los tres postes a cada lado de la estructura A2RT-80, a 16.786 m del nivel del suelo.

En el clculo se considera el tiro longitudinal de un solo lado en la condicin EDS final, la estructura y la retenida debern asumir el 100% del tiro en caso de rotura.

Para el clculo se considera a la estructura como un conjunto.

El cable de la retenida ser de alumoweld 7 N 9 AWG de 5740 kg

Las cargas longitudinales son las siguientes:

Cargas Longitudinales

Elemento de la lneaSmboloCargas (kg)

Cable OPGWL1760.52

Conductores de faseL2958.36

Se calcula la fuerza R en cada retenida

Segn el CNE Suministro, para el clculo de retenidas se considera un factor de sobrecarga de 1.33 y un factor de resistencia igual a 0,9,

R = 2223.81 x 1.33/0.9 = 3286.30 kg < 5 740 kg

En conclusin ser necesario colocar una retenida por poste y en cuando la estructura acte en ngulo se instalar una retenida adicional en el lado contrario a la bisectriz del ngulo de la lnea.G.2Chequeo de compresin del poste por efecto de retenidas

Se efecta el clculo para la estructura A2RT-80, en donde el vano peso establecido es igual a 800 m

Se obtiene la carga vertical para el poste en donde se instala el conductor de fase y el cable de fibra ptica OPGW, en este clculo se considera el tiro hacia debajo de la retenida ms el peso del conductor y el cable OPGW y se establece que el ngulo de la retenida con el poste tendr un mnimo de 37.

Se calculan las cargas verticales en el poste donde se colocan dos retenidas:

Se considera para la estructura tipo A2RT-80 un vano peso igual a 800 m y condicin de viento mximo transversal.

Donde:

Wc=0.698 kg/m; peso unitario de conductor

Wcg=0.471 kg/m; peso unitario de cable OPGW

Wo =200 kg; peso de operarios + herramientas

Remplazando en la expresin previa, tendremos:

Clculo de compresin en los postes

En este caso que las retenidas actuarn en lnea con el conductor, por lo tanto el clculo para compresin de los postes se usar la expresin de la REA donde k = 0,7

Donde:

El momento de inercia es:

Pcr = 39955.2 lb ( 18123.37 kg

Verificando mediante el factor de sobrecarga definido en la REA, donde OCF = 1,50

Donde OCF = Factor de capacidad de sobrecarga

(

11.4.5Clculo de las Dimensiones del Bloque de AnclajeEl bloque de anclaje de las retenidas ser diseado considerando las siguientes relaciones:

Donde:

R:Tiro de la retenida (daN)

d:Ancho del bloque de la retenida (m)

L:Longitud del bloque de la retenida (m)

Volumen de la cimentacin de la retenida

Peso del volumen de tierra y coeficiente de seguridad

Donde:

= Densidad del terreno

En el Anexo 9 se verifica las dimensiones del bloque de retenida y el volumen del relleno que se encuentra encima del bloque enterrado necesaria para contrarrestar el arranque debido al tiro de los conductores.

12.0 MEDICIN DE RESISTIVIDAD DEL TERRENO

12.1 Objetivo

El presente informe tiene como objetivo determinar la resistividad de los suelos a lo largo del trazo de ruta de la lnea de transmisin 138 kV SE Santiago de Cao SE Malabrigo, en especial en los vrtices de la ruta.

12.2 ALCANCES

El trabajo de medicin de resistividad elctrica realizado en campo, en los puntos que se sealan en la Tabla N 12.1, incluye la interpretacin de los resultados con el fin de determinar la resistividad del terreno que ser empleada para le diseo de las puestas a tierra de cada una de las estructuras de la lnea area de 138 kV del proyecto.

12.3METODOLOGIA Y EQUIPO UTILIZADO

12.3.1Metodologa

Las mediciones se han efectuado empleando el mtodo WERNER, que utiliza cuatro electrodos, de acuerdo con la configuracin que se muestra en la Figura N 1.0, donde los electrodos se colocan en lnea recta y a una misma profundidad de penetracin. Los electrodos de 1 y 4 son usados para inyectar corriente y la diferencia de potencial se mide entre electrodos los electrodos 2 y 3.

Figura N 1.0 PRINCIPIO DE OPERACIN DEL METODO WERNER

En este mtodo, los electrodos son movidos para cada medicin, manteniendo el espacio entre cada par adyacente simtrico, en relacin con el punto central, lo que hace que se requiera mayor trabajo desde el punto de vista operativo, pues es necesario que los cuatro electrodos sean movidos para cada lectura y sean enterrados a las profundidades deseadas. Sin embargo la configuracin Wenner es la ms eficiente en trminos de relacin de voltaje de recepcin por unidad de corriente transmitida. Las mediciones se muestran en el Cuadro N 12.1

CUADRO N 12.1 MEDICIN DE RESISTENCIA DEL TERRENO

LT 138 kV, SE SANTIAGO DE CAO SE MALABRIGONPUNTO

UBICACIONMEDICION

RESISTIVIDAD

APARENTE

(ohm m)FECHA

ALTITUD

(msnm)TIPO DE

SUELOHUMEDAD

DE SUELO

a

(m)R (Ohm)

LongitudinalR (Ohm)

Transversal

1

SE Santiago

De Cao

10.910.965.87

18-feb-11

11.64

Limo-arcilloso

Hmedo

20.600.567.29

40.310.277.29

80.2311.56

160.1919.10

320.1224.13

2

Vrtice V-0

10.00

20.00

40.00

80.00

160.00

320.00

3

Vrtice V-1

10.00

20.00

40.00

80.00

160.00

320.00

4

Vrtice V-2

10.680.764.52

14-feb-11

12.58

Arena-Limosa

Hmedo

20.470.526.22

40.300.307.54

80.180.2210.05

160.120.1513.57

320.130.2134.18

5

Vrtice V-3

11.421.348.67

14-feb-11

6.52

Limo-arcilloso

Hmedo

20.620.899.49

40.530.5313.32

80.440.4021.11

160.280.3129.66

320.290.1544.23

6

Vrtice V-4

16.895.7039.55

15-feb-11

19.89

Limo-arcilloso

Hmedo

22.132.8231.10

41.451.4436.32

80.910.7441.47

160.4242.22

320.2040.21

7

Vrtice V-5

11.401.328.55

15-feb-11

18.76

Limoso

Hmedo

20.600.879.24

40.510.5413.19

80.00

160.00

320.00

8

Vrtice V-6

122.9017.30126.29

15-feb-11

16.97

Gravoso

Hmedo

26.905.2076.03

42.701.3150.39

80.990.1528.65

160.500.4045.24

320.200.2242.22

9

Vrtice V-7

18.3012.4065.03

15-feb-11

17.78

Limo-arcilloso

Hmedo

25.005.0062.83

42.103.0064.09

80.00

160.00

320.00

10

Vrtice V-8

11.79

1.69

10.93

23-feb-11

13.05

Limo-arcilloso

Hmedo

21.050.8912.19

40.750.7118.35

80.00

160.00

320.00

11

Vrtice V-9

11.811.7011.03

23-feb-11

12.65

Limo-arcilloso

Hmedo

21.070.9012.38

40.760.7018.35

80.5929.66

160.2626.14

320.1224.13

12

Vrtice V-10

18.3912.4765.53

16-feb-11

24.87

Arcilloso

Hmedo

24.985.0362.89

42.092.9463.21

81.7085.45

161.11111.59

320.58116.62

12

Vrtice V-11

18.6010.0058.43

16-feb-11

41.395

Limo-arcilloso

Hmedo

25.004.9062.20

42.002.6057.81

80.00

160.00

320.00

13

Vrtice V-12

1125.00150.00863.94

16-feb-11

41.4

Limo-gravoso

seco

262.0074.70858.91

413.1011.70311.65

81.402.5098.02

160.320.5644.23

320.170.1128.15

14

Vrtice V-13

10.280.291.79

19-feb-11

38.37

Limo-gravoso

Hmedo

20.300.283.64

40.270.297.04

80.160.3212.06

160.100.2015.08

320.120.1022.12

15

Vrtice V-14

124.00

21.00141.37

23-feb-11

28.07

Gravoso

Seco

27.005.4077.91

43.001.8060.32

81.000.2030.16

160.600.3045.24

320.300.2555.29

16

Vrtice V-15

126.0015.00128.81

19-feb-11

24.44

Limo-gravoso

Seco

212.203.2797.20

41.641.9244.74

80.940.8945.99

160.170.1717.09

320.130.5770.37

17Vrtice V-15A110.0011.9068.80

19-feb-11

25.05

Areno-gravoso

Seco

22.000.6116.40

40.670.7017.22

80.400.3619.10

160.230.2423.62

320.100.1121.11

18Vrtice V-1610.630.563.74

20-feb-11

12.83

Arena

Seco

20.220.242.89

40.250.205.65

80.190.179.05

160.140.1213.07

320.090.0716.08

19Vrtice V-17110.2011.8369.21

20-feb-11

14.99

Arena

Seco

21.900.6015.71

40.570.7116.08

80.400.4320.86

160.230.2122.12

320.110.1122.12

20Vrtice V-1811420.001880.0010367.26

20-feb-11

14.21

Arena

Seco

2420.00630.006597.34

4202.00598.0010053.10

831.8058.102259.43

160.192.10115.11

320.060.0713.07

21Vrtice V-19159.0029.00276.46

21-feb-11

10.38

Arena

Seco

26.516.3080.49

40.470.309.68

80.110.228.29

160.070.1410.56

320.070.0815.08

22Vrtice V-2010.580.533.49

21-feb-11

17.13

Arena

Seco

20.290.273.52

40.150.143.64

80.080.104.52

160.060.087.04

320.040.0711.06

23Vrtice V-2110.610.593.77

21-feb-11

12.81

Arena

Seco

20.310.263.58

40.160.174.15

80.150.096.03

160.110.068.55

320.070.0512.06

24Vrtice V-15139.0036.00235.62

22-feb-11

7.79

Arcilla

Seco

20.250.293.39

40.190.164.40

80.100.074.27

160.080.056.53

320.060.0410.05

25Zona

o

Humedales10.560.553.49

22-feb-11

6.50

Arcilla

Hmedo

20.500.445.91

40.350.308.17

80.190.2511.06

160.00

320.00

Para esta configuracin la resistividad aparente del suelo se calcula con la siguiente expresin:

( = 2 ( a R si b