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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LABORATORIO DE TÉCNICAS DE LAS ALTAS TENSIONES II

Equipo #1:

“Diseño de una estructura autosoportada de 115 [kV]”.

9EV3 ALUMNOS: Arevalo Mariscal Carlos Omar Nudding Herrera Walter Peña González Daniel Ramon Peña López Erick Romero Vasquez Manuel

No. Boleta: 2014302673 2013301805

2013302081 2013300625 2012302467

PROFESORES: ING.: Ramírez Pacheco Carlos

FECHA ENTREGA:

29/mayo/2018

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Contenido Equipo #1: .................................................................................................................................................. 1 Torres de Transmisión de Energía Eléctrica. ...................................................................................... 1 Especificaciones técnicas y clasificación para el diseño de torres para líneas de sub-transmisión y transmisión según CFE J 1000- 50. .............................................................................................................. 3 Estructuración de la Torre. ............................................................................................................................ 5 TIPOS DE ESTRUCTURAS AUTOPORTANTES ......................................................................................... 8 Tipo de cable normalizado para CFE. ....................................................................................................... 16 Diseño de Estructura auto soportada. ...................................................................................................... 19 Memoria de Cálculo .................................................................................................................................... 20 Definiciones. ......................................................................................................................................... 32 Fotografías de Maqueta ........................................................................... Error! Bookmark not defined. Bibliografía. ............................................................................................................................................ 33

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Torres de Transmisión de Energía Eléctrica. Las torres son sistemas estructurales que se idealizan como un conjunto de barras o elementos finitos de sección constante y material elástico homogéneo e isótropo, nodos y apoyos o fronteras, en otras palabras, las barras están conectadas por nodos y se apoyan en diferentes fronteras.

La función básica de las torres es: soportar los cables conductores de energía eléctrica, así como el hijo de guarda, protector de los conductores contra descargas atmosféricas. En la actualidad también nos sirve para la transición de voz y datos por medio de la fibra óptica.

Existen diversos tipos de torres de acuerdo a la función que desempeñan en la línea de transmisión:



 

Suspensión: Las cuales soporta el peso de los conductores, cadenas de aisladores y herrajes; además del viento transversal, siendo las tensiones longitudinales iguales a cero, siempre se localizan tangentes. Deflexión: Se colocan en los puntos de inflexión a lo largo de la trayectoria. Remate. Se colocan al inicio y al final de la línea de transición, además en tangentes largas mayores a 5 [km]. de acuerdo a la especificación de C.F.E.

Las torres se compones de:

       

Hilo de guarda. Aisladores, herrajes y cables. Crucetas. Cuerpo recto. Cuerpo piramidal (para diferentes niveles). Cerramientos. Extensiones (patas). Stub.

1 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Imagen 1 Componentes de una torre de transición eléctrica 4BR2.

El stub o ángulo de anclaje a la cimentación, se debe diseñar de acuerdo a las especificaciones de A,S,C,E,, ya que posee ciertas características para que se ancle a la cimentación con el fin de que el perfil propuesto tenga el anclaje suficiente para resistir las fuerzas de tensión y compresión a las que está sometida la estructura en la zona donde terminan las extensiones y termina el terreno para así dar comienzo a la cimentación, es stub posee el ángulo de espera, que es el perfil que llega a la cimentación y los cleto o uñas, que son perfiles Ll sujetos al ángulo en espera que es el perfil que llega al ángulo en espera y colocados de cierta manera para distribuir los esfuerzos a la cimentación.

2 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Especificaciones técnicas y clasificación para el diseño de torres para líneas de sub-transmisión y transmisión según CFE J 100050. La especificación CFE J 1000-50 define, tipifica y establece los lineamientos y de calidad que deben cumplir en la clasificación, análisis, diseño estructural, fabricación, montaje, pruebas mecánicas en prototipo y suministro de las torres auto soportadas y con retenidas.

Los diferentes tipos de torres que se solicitan en cada línea de sub transmisión y transmisión, se indican en la memoria de cálculo en este caso y estas deben de tener clave de diseño, como se indica a continuación:

A) Primer Digito. Indica la tensión de operación. 4 para 400 [kV]. 2 para 230 [kV]. 1 para 115 [kV].

B) Segundo Digito. Indica la utilización de la estructura. A Suspensión claros cortos. B Suspensión claros medios. C Suspensión claros largos. X Deflexión hasta 30º. Y Deflexión hasta 90º. R Remate. T Transposición. S Transición. G =CT (Suspensión claros largos y Transposición). W =YR (Deflexión y Remate). Z =XYR (Deflexiones y Remate).

3 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

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C) Tercer Digito. Indica el número de circuitos: para torres, se selecciona el mayor.

D) Cuarto Digito. Indica el número de conductores por fase.

E) Hasta dos Dígitos Adicionales (Opcional). Características particulares de la torre.

Imagen 2 Clasificación de Torre.

4 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Estructuración de la Torre. La estructuración de torres es la primera etapa del proyecto estructural. En esta etapa se define la geometría de la estructura en planta, elevación en base a requerimientos eléctricos (distancias eléctricas), flechas, tensiones y árboles de carga, se establecen los materiales a emplear, se determina los elementos principales, secundarios y redundantes, se proponen las secciones tentativas de los elementos estructurales, se conceptualizan las uniones entre ellos, se definen los elementos no estructurales y su sistema de fijación a la estructura.

En esta etapa del diseño estructural no se requieren llevara cabo los cálculos matemáticos complicados, pues las dimensiones de los elementos estructurales y algunos otros requisitos se definen a partir del estudio eléctrico de las torres, el uso que se define como deflexión, claros medio horizontal, claro vertical y el tipo de estructura que puede ser en suspensión, deflexión y remate o derivación.

Existen tres definiciones básicas del tipo de torres de acuerdo a la función que desempeñan en la línea de transmisión. Las estructuras de suspensión, las cuales soportan el peso de los cables, cadenas de aisladores y herrajes, además del viento transversal, siendo las tensiones longitudinales iguales a cero, siempre se localizarán en tangentes; las torres de deflexión se colocan en los puntos de inflexión a lo largo de ña trayectoria de la línea y por ultimo las de remate se colocan al inicio y al final de la línea de transmisión, además en tangentes largas, mayores a 5 [km].

A continuación, se presentan algunos ejemplos de la estructuración en torres auto soportadas y retenidas que son diseñadas de diferente manera de acuerdo a los requisitos y el criterio del diseñador de torres.

5 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Torres estructurales

Imagen 3 Torre EA4B22CA+15

Imagen 5 Torre EA4W22MA+15

Imagen 4 Torre 4CT23

Imagen 6 Torre E92W11CA+16

6 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II Torres de Retenidas.

Imagen 7 Torre de Retenida de tipo H o Portal.

7 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

TIPOS DE ESTRUCTURAS AUTOPORTANTES Las estructuras se clasifican según su uso, voltaje a transmitir, numero de circuitos, condiciones de apoyo: por su voltaje de operación utilizadas en México por CFE las pueden ser de 115kv,230kv, 400kv o combinadas; por su uso se clasifican en estructuras de suspensión utilizadas en tramos rectos y funcionan solo como soporte del paso de los cables conductor y de guarda; las estructuras de deflexión son usadas en los puntos de inflexión de la línea; las estructuras de tensión o de remate son utilizadas en tangentes largos para romper estos claros y evitar el efecto dominado en caso de alguna falla, así también son utilizadas en la salida o llegada de la línea donde son necesarias estructuras que soporten condiciones desfavorables de tensión mecánica como la de presentarse esta por un solo lado de la estructura; estructuras de transposición son utilizadas para cambiar de posición entre fases el flujo eléctrico y evitar con esto la sobre carga por inducción de alguna de las fases en especial; las estructuras por su numero de circuitos se clasifican en 1,2,3,4 o 6 circuitos constando cada circuito de tres fases o cables conductores de energía. Por su condición de apoyo existen estructuras auto soportadas que necesitan de su cimentación para sostenerse, existen también estructuras con retenidas las cuales ocupan del cable para sostenerse. En las estructuras compuestas por poste de madera o concreto se cuenta con gran variedad de arreglos, estas son utilizados comúnmente en tensiones de 115kV, aunque existen arreglos en forma mas escasa arreglos en tensiones mayores a este, tiene este tipo de estructura sus desventajas en la poca altura que se puede obtener con ellas. Son vigas incrustadas en el suelo, las cuales transmiten la tensión de los conductores a las cimentaciones; estas estructuras pueden ser rígidas o flexibles, las primeras no sufren deformaciones en presencia de esfuerzos irregulares son fabricadas en acero o en hormigón y las flexibles son postes metálicos que sufren deformación en caso de estos esfuerzos.

Fig1.- poste 115kV dos circuitos A través de los años debido a la expansión del sistema eléctrico nacional, se ha instalado diversos tipos de estructuras de acero. De acuerdo a las exigencias o particularidades geográficas en las diferentes tensiones electricas y números de circuitos por línea de transmisión. 8 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II En Comisión Federal de Electricidad, a partir de 1977 se inicio el diseño eléctrico de siluetas para torres, fundamentando el dimensionamiento con los criterios básicos de aislamiento por impulso, en resultado experimentales de laboratorio en cuanto al comportamiento por distintas configuraciones de electrodos, asi como el empleo de la teoría del modelo electrogeométrico para optimizar la posición del cable de guarda. Así, las primeras siluetas obtenidas de esta forma corresponden las líneas de transmisión Chicoasén-julietemascal, aisladas a 400kV con dos circuitos y convertible a 800kv un circuito. Apartar de 1980 se inicia el desarrollo de nuevas siluetas de torres tales como: A) Torres auto soportadas  230 kV- 1 y 2 circuitos  230 kV- 4 circuitos  400 kV- IC (corrección de blindaje)  400 kV- 2 circuitos  115 kV- 1 y 2 circuitos B) Torres con retenida  230 kV- 2 circuitos  400 kV- 1 circuito C) Postes troncocónicos  115 kV- 2 circuitos  230 kV- 1 circuito  400 kV- 2 circuitos

Las distancias verticales y horizontales que se presentan en las siguientes tablas se adoptaron del National Electrical Safety Code, ANSI C2 versión 2002; todas las tensiones dadas en estas tablas son tensiones entre fases, para circuitos puestos a tierra sólidamente y otros circuitos en los que se tenga un tiempo despeje de falla a tierra acorde con el presente Reglamento. Todas las distancias de seguridad deberán ser medidas de superficie a superficie y todos los espacios deberán ser medidos de centro a centro. Para la medición de distancias de seguridad, los accesorios metálicos normalmente energizados serán considerados como parte de los conductores de línea. Las bases metálicas de los terminales del cable y los dispositivos similares deberán ser considerados como parte de la estructura de soporte. Los conductores denominados cubiertos o semiaislados y sin pantalla, es decir, con un recubrimiento que no esté certificado para ofrecer el aislamiento en media tensión, deben ser considerados conductores desnudos para efectos de distancias de seguridad, salvo en el espacio comprendido entre fases del mismo o diferente circuito, que puede ser reducido por debajo de los requerimientos para los conductores expuestos cuando la cubierta del conductor proporciona rigidez dieléctrica para limitar la posibilidad de la ocurrencia de un cortocircuito o de una falla a tierra. Cuando se reduzcan las distancias entre fases, se deben utilizar separadores para mantener el espacio entre ellos. Nota 1: Las distancias de seguridad establecidas en las siguientes tablas aplican a conductores desnudos. Nota 2: En el caso de tensiones mayores a 57,5 kV entre fases, las distancias de aislamiento eléctrico especificadas en las tablas se incrementarán en un 3% por cada 300 m que sobrepasen los 1.000 metros sobre el nivel del mar.

9 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Nota 3: Las distancias verticales se toman siempre desde el punto energizado más cercano al lugar de posible contacto. Nota 4: Las distancias horizontales se toman desde la fase más cercana al sitio de posible contacto. Nota 5: Si se tiene una instalación con una tensión diferente de las contempladas en el presente Reglamento, debe cumplirse el requisito exigido para la tensión inmediatamente superior. Nota 6: Cuando los edificios, chimeneas, antenas o tanques u otras instalaciones elevadas no requieran algún tipo de mantenimiento, como pintura, limpieza, cambio de partes o trabajo de personas cerca a los conductores. Nota 7: Un techo, balcón o área es considerado fácilmente accesible para los peatones si este puede ser alcanzado de manera casual a través de una puerta, rampa, ventana, escalera o una escalera a mano permanentemente utilizada por una persona, a pie, alguien que no despliega ningún esfuerzo físico extraordinario ni emplea ningún instrumento o dispositivo especial para tener acceso a estos. No se considera un medio de acceso a una escalera permanentemente utilizada si es que su peldaño más bajo mide 2,45 m o más desde el nivel del piso u otra superficie accesible permanentemente instalada. Nota 8: Si se tiene un tendido aéreo con cable aislado y con pantalla, no se aplican estas distancias. No se aplica para conductores aislados para Baja Tensión. Nota 9: Se puede hacer el cruce de una red de menor tensión por encima de una de mayor tensión de manera experimental, siempre y cuando se documente el caso y se efectúe bajo supervisión autorizada y calificada. No se aplica a líneas de alta y extra alta tensión. Nota 10: En techos metálicos cercanos y en casos de redes de conducción que van paralelas o que cruzan las líneas de media, alta y extra alta tensión, se debe verificar que las tensiones inducidas no presenten peligro o no afecten su funcionamiento. Nota 11: Donde el espacio disponible no permita cumplir las distancias horizontales de la tabla 15, la separación se puede reducir en 0,6 m siempre que los conductores, empalmes y herrajes tengan una cubierta que proporcione suficiente rigidez dieléctrica para limitar la probabilidad de falla a tierra en caso de contacto momentáneo con una estructura o edificio. Para ello, el aislamiento del cable debe ser construido mínimo, con una primera capa de material semiconductor, una segunda de polietileno reticulado y otra capa de material resistente a la abrasión y a los rayos ultravioleta. Adicionalmente, debe tener una configuración compacta con espaciadores y una señalización que indique que es cable no aislado. Nota: Para redes públicas o de uso general no será permitida la construcción de edificaciones debajo de las redes; en caso de presentarse tal situación, los OR informarán a las autoridades competentes para que se tomen las medidas pertinentes. Tampoco será permitida la construcción de redes para uso público por encima de las edificaciones.

10 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Distancias de seguridad en zonas con construcciones.

Nota: Para redes públicas o de uso general no será permitida la construcción de edificaciones debajo de las redes; en caso de presentarse tal situación, los OR informarán a las autoridades competentes para que se tomen las medidas pertinentes. Tampoco será permitida la construcción de redes para uso público por encima de las edificaciones.

Distancias de seguridad en zonas con construcción

11 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Distancias mínimas de seguridad para diferentes lugares y situaciones

Nota: Para tensiones línea-tierra que superen 98 kV, las distancias de la Tabla 16 se podrán aumentar o el campo eléctrico disminuir, considerando que el vehículo o equipo más grande esperado bajo la línea fuera conectado a tierra para limitar a 5 mA rms la corriente de estado estacionario debida a los efectos electrostáticos.

12 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Para calcular esta condición, los conductores deben estar desenergizados y la flecha a 50º C.

Distancias "d" y "d1" en cruce y recorridos de vías

Distancia "e" en cruces con ferrocarriles sin electrificar.

13 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

continuación

Distancia "f" en cruces con ferrocarriles electrificados.

14 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Distancia "g" en cruces con ríos, cauces de agua, canales navegables.

Distancias verticales mínimas en vanos con cruce de líneas.

Nota: La línea de menor nivel de tensión siempre debe estar a menor altura

15 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Tipo de cable normalizado para CFE. En base a la siguiente tabla el cable usado para una línea de transmisión de 115kv se utiliza un rango de calibres ACSR los cuales son: 266,336, 477, 795.

Valores de resistencia de puesta a tierra Un buen diseño de puesta a tierra debe reflejarse en el control de las tensiones de paso, de contacto; sin embargo, la limitación de las tensiones transferidas principalmente en subestaciones de media y alta tensión es igualmente importante. En razón a que la resistencia de puesta a tierra es un indicador que limita directamente la máxima elevación de potencial y controla las tensiones transferidas, pueden tomarse los siguientes valores máximos de resistencia de puesta a tierra adoptados de las Normas Técnicas IEC 60364-4442, ANSI/IEEE 80, NTC 2050, NTC 4552:

Valos máximos de resistencia de resistencia de puesta a tierra

Se debe buscar que las tensiones de paso, de contacto y transferidas en caso de una falla a tierra no superen las máximas permitidas. Cuando por valores altos de resistividad del terreno, de elevadas corrientes de falla a tierra o tiempos de despeje de la misma, o que por un balance técnico-económico no resulte práctico obtener los valores de la Tabla 24, se debe garantizar que las tensiones de paso, contacto y transferidas aplicadas al ser humano en caso de una falla a tierra no superen las máximas permitidas, para lo cual se podrán tomar medidas tales como: Buscar que las tensiones transferidas sean iguales o menores a las tensiones de contacto. Hacer inaccesibles zonas donde se prevea la superación de los umbrales de soportabilidad para seres humanos. 16 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Instalar pisos o pavimentos de gran aislamiento. Aislar todos los dispositivos que puedan ser sujetados por una persona. Establecer conexiones equipotenciales en las zonas críticas. Aislar el conductor del electrodo de puesta a tierra a su entrada en el terreno. Disponer de señalización en las zonas críticas. Dar instrucciones al personal sobre el tipo de riesgo. Dotar al personal de elementos de protección personal aislantes. 5. Mediciones 5.1 Medición de resistividad aparente Las técnicas para medir la resistividad aparente del terreno, son esencialmente las mismas que para aplicaciones eléctricas. Para su medición se puede aplicar el método tetraelectródico de Wenner, que es el más utilizado para determinarla. En la Figura 13, se expone la disposición del montaje para la medición.

Figura 13. Esquema de medición de resistividad aparente. La ecuación exacta para el cálculo es:

r Resistividad aparente del suelo en ohmios metro a Distancia entre electrodos adyacentes en metros. 17 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

b Profundidad de enterramiento de los electrodos en metros. r Resistencia eléctrica medida en ohmios, calculada como V/I. Cuando b es muy pequeño comparado con a se tiene la siguiente expresión: 5.2 Medición de resistencia de puesta a tierra La resistencia de puesta a tierra debe ser medida antes de la puesta en funcionamiento de un sistema eléctrico, como parte de la rutina de mantenimiento o excepcionalmente como parte de la verificación de un sistema de puesta a tierra. Para su medición se puede aplicar la técnica de Caída de Potencial, cuya disposición de montaje para medición se muestra en la Figura 14.

Figura 14. Esquema de medición de resistencia de puesta a tierra. En donde, d Distancia de ubicación del electrodo auxiliar de corriente, la cual debe ser 6,5 veces la mayor dimensión de la puesta a tierra a medir, para lograr una precisión del 95% (según IEEE 81). x Distancia del electrodo auxiliar de tensión. RPT Resistencia de puesta a tierra en ohmios, calculada como V/I. El valor de resistencia de puesta a tierra que se debe tomar al aplicar este método, es cuando la disposición del electrodo auxiliar de tensión se encuentra al 61,8% de la distancia del electrodo auxiliar de corriente. Para torres de líneas de transmisión, se debe aplicar una técnica que permita el desacople del cable de guarda.

18 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Diseño de Estructura auto soportada. Diseñar una estructura de tipo H de 115 [kV], a 2,400 [msnm], con una longitud de 150 [Km}, nivel de isotérmico del suelo de6, con un claro de 600 [m], Ng = 6.

Realizar cálculos para determinar la coordinación de aislamientos, los hilos de guardas, así como el ángulo de blindaje, el SFFOR, etc.

19 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Memoria de Cálculo La clasificación de las tensiones máximas de equipos la cual se realiza de la siguiente forma:  Categoría I: hasta 245 [kV].  Categoría II: arriba de 254 [kV].

Calculo de números de aisladores

Tabla 1 Niveles de aislamiento normalizados para equipos de categoría I

20 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Tabla 2 Distancias mínimas de fase a tierra y de fase a fase en aire hasta 1000 m.s.n.m. y en condiciones estándar (Presión barométrica de 760 mm de Hg y temperatura de 25°C.)

Tabla 3 Niveles básicos de aislamiento al impulso (tensión de aguante) para distintos voltajes nominales del Sistema

21 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Tabla 4 Factores de corrección por altitud para equipos

Table 5 Características típicas de aisladores tipo alfiler

22 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Table 6 Características típicas de aisladores tipo alfiler o cachucha

Tabla 7 Número mínimo de aisladores tipo suspensión formando cadenas

Para confirmar el valor de las tablas dadas se calcula la distancia de fase a tierra y el número de aisladores estándar tipo suspensión de (25.4 x 14.6 cm) para una subestación de 115 kV (con NBI = 550 kV), instalada a 2,400 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.). Distancia de fase a tierra:

23 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

𝑉𝑉𝑉 = 550 [𝑉𝑉] = 572.32 [𝑉𝑉] 0.961 0.961 𝑉𝑉𝑉 572.32 [𝑉𝑉] 𝑉= = = 1.0406 [𝑉] 𝑉3 550 [𝑉𝑉⁄𝑉]

𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉50% =

Corrección por el 5% mas por errajes: 𝑉5%𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 1.05(1.0406 [𝑉]) = 1.0983 [𝑉] Numero de aisladores: 𝑉 𝑉𝑉.𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉

=

1.0983 0.146

= 7.522 → 8 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉

Corrección por altitud: 𝑉=

0.392(𝑉) (𝑉 273 + 𝑉

𝑉

0.392(567 [𝑉𝑉𝑉𝑉])

(1) = 0.7585 273 +20°𝑉 𝑉𝑉𝑉 572.32 [𝑉𝑉] = = = 754.542 [𝑉𝑉]

ℎ

50%𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉

)=

0.7585

𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 =

𝑉50%𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 754.542 [𝑉𝑉] = = 1.372 [𝑉] 𝑉3 550 [𝑉𝑉⁄𝑉]

𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉.𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉

=

1.372 = 9.397 → 𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 0.146

24 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Tabla 8 Presiones barométricas

Calculo de derecho de la vía Con base a la norma NRF-014-CFE, se puede definir los valores horizontales de la torre. Los cuales serían 3.25 metros del eje de la torre al conductor externo, y como separación de seguridad entre la torre y casas, árboles o cualquier otro tipo de estructura será de 2.40 metros. Por lo tanto, el derecho de vía seria de: 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉ℎ 𝑉 𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉 ~ 2 (2.40 [𝑉] + 3.25 [𝑉]) ~ 11.3𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉

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Técnicas de Las Altas Tensiones II

Tabla 9. Valores para derecho de vía de torres eléctricas.

26 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

Según la “Normas generales para proyecto de líneas de transmisión de 115 [kV] y 230 [kV]”, con ayuda de las dos tablas se debe de dejar un cierto espacio vertical para evitar daños o descargas no deseadas. Dando una distancia total del conductor al suelo de 20 m.

Tabla 10. Alturas mínimas de los conductores sobre el terreno

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Técnicas de Las Altas Tensiones II

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Técnicas de Las Altas Tensiones II

Tabla 11. Separación mínima con respecto a diversos objetos

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Técnicas de Las Altas Tensiones II

Puesta a Tierra (Ejemplo) Se considera un ejemplo tomado del calculo de puesta a tierra de DISEÑO DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN A 115 KV ENTRE S.E. OCOA Y LAS S.E. GUAMAL Y SAN FERNANDO, para fines educativos.

Para el diseño de las redes de puesta a tierra se consideró un valor máximo de 20 [Ω] de resistencia.

Para obtener el valor máximo especificado de 20 [Ω] de resistencia de puesta a tierra de las torres, sin considerar la cimentación de concreto, se requiere la instalación de electrodos verticales y horizontales, cuya resistencia combinada en paralelo sea menor al valor máximo especificado de 20 [Ω]

Para un terreno con una resistividad menor a 180 [Ωm], se necesitan cuatro electrodos verticales de cobre o de acero recubierto de cobre de 2.44 [m] x 5/8” cada uno.

. La resistencia total de puesta a tierra de la torre es de 19.4 [Ω], menor al valor máximo especificado.

La caída de tensión producida por una descarga atmosférica se acentúa intensamente en las secciones por donde se inyecta la corriente y tiende a disminuir rápidamente hacia las secciones donde avanzara posteriormente dicha corriente. Esta distribución la causa principalmente la 30 Diseño de Estructura 115kV Transmisión.

Técnicas de Las Altas Tensiones II

inductancia propia del conductor. Al darse dicha distribución de tensiones, la corriente se drenará en mayor cantidad en las primeras secciones del conductor y tendera rápidamente a disminuir hacia las secciones más alejadas del punto de inyección de corriente.

Como resultado, habrá secciones de conductor que prácticamente no colaboraran para la dispersión de la corriente al suelo. El punto en el cual estas secciones de conductores prácticamente ya no drenaran corriente dependerá de la distribución del potencial. Esta distribución estará principalmente definida por el efecto conjunto del frente de onda de la corriente y la inductancia del conductor, así como la resistividad del terreno.

Para calcular la resistencia efectiva de un electrodo horizontal, se utiliza la siguiente relación.

𝑉𝑉𝑉 = 1.3 √𝑉𝑉 ∗ 𝑉

Donde. Lef = Longitud efectiva, en metros. Tf = tiempo de frente de onda, en pico segundos. Ρ = resistividad del terreno, en ohm por metro

Para el diseño o instalación de una red de tierras, no se debe exceder la longitud efectiva de un electrodo horizontal para un tiempo de frente de onda de 5 [µs], considerando el valor de resistividad del terreno, ya que se asume como poco frecuentes, flameos inversos de mayor duración debidos al rápido decrecimiento de la curva normalizada tensión-tiempo para la onda tipo rayo.

𝑉𝑉𝑉 = 1.3 √𝑉𝑉 ∗ 𝑉 = (1.3) (√(5 {𝑉𝑉})(180 [Ω𝑉])) = 39 {𝑉]

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Técnicas de Las Altas Tensiones II

Definiciones. 

Deflexión. Es el ángulo máximo de cambio de dirección en la trayectoria de la línea de transición que permite la torre en estudio sin afectar su estabilidad, de acuerdo con su diseño estructural y eléctrico.



Claro efectivo El claro efectivo es la distancia horizontal entre dos estructuras consecutivas. Para fines de diseño de las estructuras los claros utilizados y a verificar como parte del proyecto electromecánico de la Línea de Transmisión son los denominados claro medio horizontal y claro vertical.



Claro Medio Horizontal. Es la semisuma de los claros adyacentes a la torre, y se utiliza para calcular las cagas transversales que actúan sobre la estructura debidas a la sección del viento sobre los cables, también llamado Claro de Viento.



Claro Vertical. Es la suma de las distancias horizontales entre los puntos más bajo de las catenarias de los cables adyacentes a la torre y se utilizan para determinar las cargas verticales, que actúan sobre la estructura, debidas al peso de los conductores y cables de guarda, también llamado Claro de Peso.

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Técnicas de Las Altas Tensiones II

Bibliografía. [1]. Hernández, A & Morales, F. (2005). Diseño de Torres de Transmisión Eléctrica. México: IPN ESIA.

[2]. Checa, L. (1988). Líneas de Transporte de Energía. Barcelona: Marcombo Boixareu Editores.

[3]. L y FC. (1973). Manual de Diseño y Normalización de Líneas de Transmisión. México: Gerencia de Planeación e Ingeniería de Luz y Fuerza del Centro. [4]. CFE J1000-50, “Torres para Líneas de Sub-transmisión y Transmisión”, Enero 2006. [5]. Electrificadora del Metal S.A E.S.P.. (2013). Diseño de Puesta A Tierra. 2017, de APPLUS Norcontrol Sitio web: http://www.emsaesp.com.co/new/contratacion/docs/docs778/750-LTM012%20R2%20DISENO%20DE%20PUESTA%20A%20TIERRA.pdf

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