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PROYECTO: “RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO - PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE”

II INGENIERIA DEL PROYECTO 1.1.

GENERALIDADES El proyecto contempla la instalación de una subestación trifásica de 37.5 kVA de potencia nominal para el suministro eléctrico a las instalaciones del referido establecimiento, así como como la instalación de apoyos de concreto armado para la red primaria proyectada.

1.2.

OBJETIVOS Estas bases definen las condiciones técnicas mínimas para el diseño de Redes primarias aéreas en 22.9 kV, de tal manera que garanticen los niveles mínimos de caída de tensión y pérdida de potencia, así también que el conductor y cada uno de los apoyos soporte las respectivas cargas y/o esfuerzos con las que estarán diseñadas.

1.3.

ALCANCES El diseño de la Red Primaria comprende: Cálculos Mecánicos, Cálculos Eléctricos, Cálculo de Cortocircuito y Coordinación de Protección, Cálculo de Puesta a Tierra. Estos Análisis forman parte de los Cálculos Justificativos del Diseño de la Red Primaria.

1.4.

BASES DE DISEÑO        

1.5.

Código Nacional de Electricidad Suministro 2011 Normas RD 018 2003 EMDGE Bases para el Diseño de LP, RP. Para Electrificación Rural. Normas DEP/MEM 501 Bases para el Diseño de Líneas y Redes Primarias IEEE (Institute Of Electrical And Electronics) IEC (International Electrotecnical Comission) REA (Rural Electrification Association) ANSI (American National Standard Institute) RLAT - Guías Reglamento De Líneas Eléctricas De Alta Tensión

CALCULO MECÁNICO DE CONDUCTORES OBJETIVOS Estos cálculos tienen el objetivo de determinar las siguientes magnitudes relativas a los conductores de la Red Aérea en las hipótesis de trabajo: CARACTERÍSTICA DE LOS CONDUCTORES El conductor para la red primaria será de 35mm2 de Aleación de Aluminio tipo AAAC fabricados según normas ASTM B398, ASTM B399 o IEC 1089.

CONSULTORES: ING. C.A.P.Z. CEL. 950040685-920305887, [email protected], ING. R.E.G.A. CEL. 951115154, [email protected]

PROYECTO: “RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO - PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE”

Sección Nominal Conductor (mm²)

25

35

50

70

7

7

7

19

19

6.30

6.50

9.00

10.50

12.50

Número de Hilos Diámetro Exterior (mm) Peso Unitario (kg/m) Carga Mínima de Rotura (kg) Modulo de Elasticidad (N/mm²) Coeficiente de Dilatación Lineal (1/°C)

95

0.066

0.094

0.135

0.181

0.256

754.59

1055.41

1508.16

2066.97

2927.61

60820

60820

60820

58850

58850

23x10-6

23x10-6

23x10-6

23x10-6

23x10-6

ESFUERZOS MAXIMOS EN LOS CONDUCTORES Los esfuerzos horizontales serán los siguientes:  En la condición EDS inicial 18% del esfuerzo de rotura del conductor (UTS)  En la condición EDS final 15% del esfuerzo de rotura del conductor (UTS) Esfuerzos máximos en el conductor Los esfuerzos máximos en el conductor son los esfuerzos tangenciales que se producen en los puntos más elevados de la catenaria y para los conductores de aleación de aluminio del presente proyecto no sobrepasan el 60% del esfuerzo de rotura, es decir aproximadamente18.4 kg-f/mm2 Para el presente proyecto se tomara en cuenta la condición final de 15% para asegurar los esfuerzos en los conductores satisfagan los criterios mencionados HIPÓTESIS DE ESTADOS Sobre la base de la zonificación y las cargas definidas por el Código Nacional de Electricidad Suministro, se considerarán las siguientes hipótesis: Las hipótesis de estado para los cálculos mecánicos del conductor se definen sobre la base de los siguientes factores:   

Velocidad de viento Temperatura Carga de hielo

HIPOTESIS I EDS (15%) TEMPERATURA (°C) 15 VELOCIDAD DEL VIENTO (Km/h) 0 SOBRECARGA DE HIELO (mm) 0 CONSIDERACIONES

HIPOTESIS II MAX. VIENTO 0 90 0

HIPOTESIS III MIN. TEMPERATURA -5 0 0

HIPOTESIS IV HIELO+VIENTO -7 13 3

HIPOTESIS V MAX. TEMPERATURA 50 0 0

FORMULAS UTILIZADAS.

CONSULTORES: ING. C.A.P.Z. CEL. 950040685-920305887, [email protected], ING. R.E.G.A. CEL. 951115154, [email protected]

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SIMBOLOGÍA Y ESQUEMAS CONSIDERADOS               

T01 T02 D E S Wc t1 t2 α h p φ Pv e Vv

: : : : : : : : : : : : : : :

Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición 1, en kg/mm2 Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición 2, en kg/mm2 Longitud del vano en m Módulo de Elasticidad final del conductor, en kg/mm2 Sección del conductor, en mm2 Peso del conductor, en kg/m Temperatura del conductor en la condición 1 Temperatura del conductor en la condición 2 Coeficiente de expansión térmica, en 1/°C Desnivel del vano, en m Parámetro del conductor, en m Diámetro del conductor, en m Presión de viento, en Pa Espesor de hielo sobre el conductor, en m Velocidad de viento, en km/h

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1.6.

CALCULO MECÁNICO DE ESTRUCTURAS (APOYOS) OBJETIVOS Estos Cálculos tienen por objeto determinar las cargas mecánicas en postes, cables de retenida y sus accesorios, de tal manera que en las condiciones más críticas, no se supere los esfuerzos máximos previstos en el Código Nacional de Electricidad Suministro 2011 y complementariamente en las Normas Internacionales. FACTOR DE SEGURIDAD Los factores de seguridad mínimos respecto a las cargas de rotura son los siguientes: 

Postes de C.A.C.

:

2

CONSIDERACIONES DE DISEÑO Para el cálculo mecánico de estructuras se ha considerado las siguientes cargas: Cargas Horizontales : Carga debida al viento sobre los conductores y las estructuras y carga debido a la tracción del conductor en ángulos de desvío topográfico, con un coeficiente de seguridad de 2,2. Solamente para condiciones normales (Hipótesis I) y la de máxima carga de viento (Hipótesis II) Cargas Verticales : Carga vertical debida al peso de los conductores, aisladores, crucetas, peso adicional de un hombre con herramientas y componente vertical transmitida por las retenidas en el caso que existieran. Se determinará el vano peso en cada una de las estructuras y para cada una de las hipótesis de diseño el cual definirá la utilización de una estructura de suspensión o de anclaje. Cargas Longitudinales : Cargas producidas por cada uno de los vanos a ambos lados de la estructura y para cada una de las hipótesis de diseño TIPOS DE ESTRUCTURAS Los parámetros que definen la configuración de las estructuras y sus características mecánicas son:  Distancia mínima al terreno en la condición de hipótesis de mayor flecha  Distancia mínima entre fases en la condición de máxima temperatura  Angulo de desvío topográfico  Vano – viento  Vano – peso para las cinco hipótesis de trabajo del conductor Deflexión máxima del poste igual a 4 % de la longitud útil en las estructuras de cambio de dirección para las hipótesis más críticas. Según la función de la línea, las estructuras serán seleccionadas como sigue: Estructuras de alineamiento : Se usarán fundamentalmente para sostén de la línea en alineaciones rectas. También se considera estructuras de alineamiento a una estructura situada entre dos alineaciones distintas que forman un ángulo de desviación de hasta 5º. Estructuras angular : Se usarán para sostén de la línea en los vértices de los ángulos que forman dos alineaciones distintas cuyo ángulo de desviación excede de 5º.

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PROYECTO: “RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO - PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE”

Estructuras terminal : Se utilizará para resistir en sentido de la línea el tiro máximo de todos los conductores de un mismo lado de la estructura. FORMULAS APLICABLES

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SIMBOLOGIA Pv : Presión del viento sobre superficies cilíndricas, en Pa d : Longitud del vano-viento, en m Tc : Carga del conductor, en kg Φc : Diámetro del conductor, en m Α : Angulo de desvío topográfico, en grados Do : Diámetro del poste en la cabeza, en cm Dm : Diámetro del poste en la línea de empotramiento, en cm Hl : Altura libre del poste, en m Hi : Altura de la carga i en la estructura con respecto al terreno, en m Bc : Brazo de la cruceta, en m hA : Altura del conductor roto, respecto al terreno, en m Bc : Brazo de la cruceta, en m Kr : Relación entre el vano-peso y vano-viento Rc : Factor de reducción de la carga del conductor por rotura Wc : Peso del conductor, en kg/m WCA : Peso del aislador tipo PIN o cadena de aisladores, en kg WAD : Peso de un hombre con herramientas, igual a 100 kg C : Circunferencia del poste en la línea de empotramiento en cm E : Módulo de Elasticidad del poste, en kg/cm2 I : Momento de inercia del poste, en cm2 K : Factor que depende de la forma de fijación de los extremos del poste L : Altura respecto al suelo del punto de aplicación de la retenida Hc : Lado de cruceta paralelo a la carga, en cm B : Lado de cruceta perpendicular a la carga, en cm ΣQV : Sumatoria de cargas verticales, en kg (incluye peso de aislador, conductor y de 1 hombre con herramientas). 1.7.

CALCULO DE RETENIDAS Para compensar los esfuerzos mayores al esfuerzo de rotura del poste de madera para la línea y red primaria se usarán retenidas, cuyas características han sido definidas en las especificaciones de materiales.

1.8.

CALCULO DE CIMENTACIONES El cálculo de cimentación se efectuó de acuerdo con las condiciones reales del terreno. Para los postes se hará la cimentación con macizo de concreto, de tal manera que las estructuras queden fijadas en posición vertical. Para el diseño de las cimentaciones, determinar las dimensiones de la excavación a efectuar y verificar si la capacidad de carga del terreno resulta suficiente para contrarrestar los esfuerzos que puedan originar el poste, se ha empleado el método Sulzberger de la Comisión Suiza Federal, que considera la capacidad del terreno para contrarrestar el vuelco del soporte.

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CALCULO MECANICO DE CONDUCTOR AAAC-35 mm 2 PROYECTO:

RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO-PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE

UBICACIÓN:

SAN GABAN-CARABAYA-PUNO

SECCION DIAMETRO

: :

MODULO DE ELASTICIDAD COEFICIENTE DE DILATACION PESO DE CONDUCTOR CARGA DE ROTURA EDS (%) COEFICIENTE DE SEGURIDAD

: 6198 : 2.30E-06 : 0.0958 : 1128 : 15% : 3

HIPOTESIS 1 VANO TIRO FLECHA (m) (kg-f) (cm) 20 169.200 2.83 25 169.200 4.42 30 169.200 6.37 35 169.200 8.67 40 169.200 11.32 45 169.200 14.33 50 169.200 17.69 55 169.200 21.41 60 169.200 25.48

35 7.56

TIRO (kg-f) 181.650 185.150 189.000 193.200 197.750 202.230 206.890 211.610 216.270

PROYECTISTA:

mm2 mm

CONDICIONES

TEMP. °C

VIENTO km/h

HIELO mm

kg/mm 2 1/°C kg/m kg

HIP.1 HIP.2 HIP.3 HIP.4

16 5 0 75

0 90 10 0

0 0 3 0

TIRO (kg-f) 140.000 140.350 140.810 141.160 141.580 142.030 142.560 143.080 143.680

HIPOTESIS 4 FLECHA (cm) 3.4 5.3 7.7 10.4 13.5 17.1 21.0 25.3 30.0

HIPOTESIS 2 FLECHA (cm) 2.64 4.04 5.70 7.59 9.69 11.99 14.47 17.12 19.93

C.S. 6.2 6.1 6.0 5.8 5.7 5.6 5.5 5.3 5.2

HIPOTESIS 3 TIRO FLECHA (kg-f) (cm) 179.900 2.66 181.300 4.13 183.050 5.89 184.800 7.94 186.900 10.25 189.040 12.83 191.310 15.65 193.690 18.70 196.110 21.98

C.S. 6.3 6.2 6.2 6.1 6.0 6.0 5.9 5.8 5.8

PARA EL PRESENTE CALCULO SE TIENEN EN CUENTA LAS CONDICIONES BASICA PARA EL LIMITE DINAMICO - QUE LA TENSION DE TRABAJO DE LOS CONDUCTORES A 16°C SIN SOBRECARGA DE VIENTO SEA LA DEL EDS

CONSULTORES: ING. C.A.P.Z. CEL. 950040685-920305887, [email protected], ING. R.E.G.A. CEL. 951115154, [email protected]

C.S. 8.1 8.0 8.0 8.0 8.0 7.9 7.9 7.9 7.9

ING. C. AMILCAR PEÑA ZERRILLO

SOBRECARGA m1 m2 1.00 1.00 1.00 2.86 1.00 1.95 1.00 1.00

VANOS DE PROYECTO E1-E2 20.0 m E2-E3

36.0

m

HIPOTESIS 1 DE CONDICION EDS (15%) HIPOTESIS 2 DE MAXIMO VIENTO (MAXIMA TRACCION) HIPOTESIS 3 DE MINIMA TEMPERATURA HIPOTESIS 4 DE MAXIMA TEMPERATURA

VANO DE REGULACION

VR VRs

= =

31.24 m 35.00 m

PROYECTO: “RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO - PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE”

TABLA DE TENDIDO DE CONDUCTOR AAAC-35 mm2 PROYECTO:

RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE

UBICACIÓN:

SAN GABAN-CARABAYA-PUNO

SECCION DIAMETRO

: :

MODULO DE ELASTICIDAD COEFICIENTE DE DILATACION PESO DE CONDUCTOR CARGA DE ROTURA EDS (%) COEFICIENTE DE SEGURIDAD

: 6198 : 2.30E-06 : 0.0958 : 1128 : 15% : 3

VANO (m) 20 25 30 35 40 45 50 55 60

0 TIRO (kg-f) 176.58 176.03 176.96 176.89 176.79 176.68 176.58 176.47 176.37

mm 2 mm

35 7.56

kg/mm 2 1/°C kg/m kg

5 FLECHA (cm) 2.71 4.25 6.09 8.29 10.84 13.73 16.95 20.53 24.44

TIRO (kg-f) 174.13 174.58 174.55 174.48 174.41 174.34 174.27 174.20 174.13

10 FLECHA (cm) 2.75 4.29 6.17 8.41 10.99 13.91 17.18 20.79 24.76

ING. C. AMILCAR PEÑA ZERRILLO

PROYECTISTA:

TIRO (kg-f) 171.68 172.13 172.10 172.06 172.03 171.99 171.96 171.92 171.89

TEMP. °C

VIENTO km/h

HIELO mm

HIP.1 HIP.2 HIP.3 HIP.4

16 5 0 75

0 90 10 0

0 0 3 0

FLECHA (cm) 2.83 4.41 6.35 8.65 11.29 14.29 17.65 21.35 25.41

TIRO (kg-f) 166.74 167.23 167.27 167.27 167.30 167.34 167.37 167.41 167.44

FLECHA (cm) 2.87 4.48 6.44 8.77 11.45 14.49 17.89 21.64 25.75

TIRO (kg-f) 164.29 164.82 164.82 164.89 164.96 165.03 165.06 165.13 165.24

15 FLECHA (cm) 2.79 4.35 6.26 8.53 11.14 14.10 17.41 21.07 25.08

TIRO (kg-f) 169.19 169.68 169.68 169.68 169.68 169.68 169.65 169.65 169.65

20

SOBRECARGA m1 m2 1.00 1.00 1.00 2.86 1.00 1.95 1.00 1.00

VANOS DE PROYECTO E1-E2 20.0 m E2-E3

36.0

m

25 FLECHA (cm) 2.92 4.54 6.54 8.90 11.61 14.69 18.14 21.94 26.09

VANO DE REGULACION

VR VRs

CONSULTORES: ING. C.A.P.Z. CEL. 950040685-920305887, [email protected], ING. R.E.G.A. CEL. 951115154, [email protected]

= =

31.2 m 35.0 m

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RESULTADO DE CALCULO MECANICO DE POSTES DE CONCRETO ARMADO CALCULO MECANICO DE POSTES DE CONCRETO

DETALLES DE EMPOTRAMIENTO DE POSTES DE 13/400/180/375

Hp Ht Hh He Hs H1

= = = = = =

ALTURAS Y BASES DE POSTE 13.00 m DP = 0.180 m 11.30 m Db = 0.375 m 1.80 m Dse = 0.350 m 1.70 m Dc = 0.008 m 0.10 m Cr = 400 kg-f 5.05 m F.S. = 2

TENSION MAXIMA HIPOTESIS 1 = 169.2 HIPOTESIS 2 = 193.20 HIPOTESIS 3 = 184.80 HIPOTESIS 4 = 141.16 Ncond.

0.15 kg-f kg-f kg-f kg-f

= 3.00

FUERZA DE VIENTO SOBRE EL POSTE Fvp para : H = 11.30 m H1 = 5.05 m

Pv

=

Fvp =

34.020 kg/m2 101.78 kg-f

MOMENTO DEL VIENTO SOBRE EL POSTE

H1

Mvp = 513.68 kgf-m MOMENTO DEL VIENTO SOBRE LOS CONDUCTORES Mvc = 387.14 kgf-m

MOMENTO DEBIDO A LA CARGA DE CONDUCTORES Mtc =

0.03 kgf-m α /2= 1

MOMENTO RESISTENTE DEL POSTE

0.01745 Mr ≥ Mvp+Mvc+Mtc Mr = 2443.24 kgf-m

>=

900.85 kgf-m

CUMPLE

EL MOMENTO RESISTENTE EN LAS ESTRUCTURAS DE TIPO TERMINAL DENOMINADO

PMI-3P

ESTAS ESTRUCTURAS ESTAN UBICADAS EN LAS SIGUIENTES ESTRUCTURAS E2

CONSULTORES: ING. C.A.P.Z. CEL. 950040685-920305887, [email protected], ING. R.E.G.A. CEL. 951115154, [email protected]

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CALCULO MECANICO DE POSTES DE CONCRETO

DETALLES DE EMPOTRAMIENTO DE POSTES DE 13/400/180/375

Hp Ht Hh He Hs H1

= = = = = =

ALTURAS Y BASES DE POSTE 13.00 m DP = 0.180 m 11.30 m Db = 0.375 m 1.80 m Dse = 0.350 m 1.70 m Dc = 0.008 m 0.10 m Cr = 400 kg-f 5.05 m F.S. = 2

TENSION MAXIMA HIPOTESIS 1 = 169.2 HIPOTESIS 2 = 193.20 HIPOTESIS 3 = 184.80 HIPOTESIS 4 = 141.16 Ncond.

0.15 kg-f kg-f kg-f kg-f

= 3.00

FUERZA DE VIENTO SOBRE EL POSTE Fvp para : H = 11.30 m H1 = 5.05 m

Pv

=

Fvp =

34.020 kg/m2 101.78 kg-f

MOMENTO DEL VIENTO SOBRE EL POSTE

H1

Mvp = 513.68 kgf-m MOMENTO DEL VIENTO SOBRE LOS CONDUCTORES Mvc = 387.14 kgf-m

MOMENTO DEBIDO A LA CARGA DE CONDUCTORES Mtc =

75.19 kgf-m α /2= 1

MOMENTO RESISTENTE DEL POSTE

0.01745 Mr ≥ Mvp+Mvc+Mtc Mr = 2443.24 kgf-m

>=

976.01 kgf-m

CUMPLE

EL MOMENTO RESISTENTE EN LAS ESTRUCTURAS DE TIPO TERMINAL DENOMINADO

SDM-3P

ESTAS ESTRUCTURAS ESTAN UBICADAS EN LAS SIGUIENTES ESTRUCTURAS E2

CONSULTORES: ING. C.A.P.Z. CEL. 950040685-920305887, [email protected], ING. R.E.G.A. CEL. 951115154, [email protected]

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RESULTADO DE CALCULO DE CIMENTACION CIMENTACION

CALCULO DE CIMENTACION DE APOYOS DIMENSIONES DEL HOYO ANCHO A = 1.00 LARGO L = 1.00 ALTURA H = 1.80 AREA R = 0.79 VOLUMEN V = 1.41

m m m m2 m3

VOLUMEN DE CIMIENTO CICLOPEO VOLUMEN Vcc = 1.24 m3 PESO ESPECIFICO γ = 2300 kg/m3 PESO CONCRETO = 2848.4 kg TANGENTE α = 0.01

POSTE H Hl h Hpe BASE Øbase Øcima Øsu Co Vpe

= = = = = = = = = = =

Fv Pp Pc Pte

= = = =

Fuerza horizontal aplicada en la punta del poste Peso del poste Peso de conductor Peso por tipo de estructura y funcion PMI-3P MOMENTO VUELCO

ALTURA DEL POSTE Y EMPOTRAMIENTO 14 13.00 m altura total del poste 11.30 m altura libre y/o util del poste 1.80 m altura de empotramiento 1.70 m altura de poste empotrado 0.10 m solado 0.375 m diametro cima 0.180 m diametro base 0.350 m diametro superficie 0.015 conicidad 0.175 m3 volumen de poste empotrado 400 kg 1800 kg 10 kg 640 kg

pesto total =

5298 kg

incluye peso de mantenimiento

se calcula mediante la ecuacion de Sulzberger 1.- la resistencia del terreno es nula en la superficie y crece proporcionalmente a la profundidad de excavacion 2.- el tipo de terreno esta caracterizado pr esta resistencia a profuniadad de 2 metros 3.- el macizo del hormigon gira a un punto situado a 2/3h de su altura

CALCULO DE MOMENTOS SUELO MOMENTO VUELCO

Mvu

=

4746.67 kg.m

MOMENTO ESTABILIZADOR HORIZONTAL

Meh

=

9287.54 kg.m

MOMENTO ESTABILIZADOR VETICAL

Mev

=

2119.19 kg.m

Mr

=

11406.73

Ch = Ck =

Tierra vegetal (compactado) 8 kg/cm3 12 kg/cm3

DONDE DEBE CUMPLIR

MOMENTO RESULTANTE

RESULTADO DEL CALCULO DE CIMENTACION

CALCULO DE SOLADO BASE donde:

σadm. : P : As :

FACTOR DE SEGURIDAD POR VOLTEO (FSV)

2.4

=

≥

1.5

CUMPLE!

para el calculo de solado base se tienen que cumplir Capacidad Portante del terreno (kg/cm2) Peso total en la base del Poste (kg) Area del solado Base

As =

σadm.

≥

5298 kg 7853.98 cm2

2.5

≥

0.67

RESULTADO DE ANALISIS : se tienen que para la estructura esfuerzo admisible del suelo

PMI-3P

7853.98 cm2

CUMPLE! cumplen los momentos solicitados para la cimentacion y el

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PROYECTO: “RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO - PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE” CIMENTACION

CALCULO DE CIMENTACION DE APOYOS DIMENSIONES DEL HOYO ANCHO A = 1.00 LARGO L = 1.00 ALTURA H = 1.80 AREA R = 0.79 VOLUMEN V = 1.41

m m m m2 m3

VOLUMEN DE CIMIENTO CICLOPEO VOLUMEN Vcc = 1.24 m3 PESO ESPECIFICO γ = 2300 kg/m3 PESO CONCRETO = 2848.4 kg TANGENTE α = 0.01

POSTE H Hl h Hpe BASE Øbase Øcima Øsu Co Vpe

= = = = = = = = = = =

Fv Pp Pc Pte

= = = =

Fuerza horizontal aplicada en la punta del poste Peso del poste Peso de conductor Peso por tipo de estructura y funcion SDM-3P MOMENTO VUELCO

ALTURA DEL POSTE Y EMPOTRAMIENTO 14 13.00 m altura total del poste 11.30 m altura libre y/o util del poste 1.80 m altura de empotramiento 1.70 m altura de poste empotrado 0.10 m solado 0.375 m diametro cima 0.180 m diametro base 0.350 m diametro superficie 0.015 conicidad 0.175 m3 volumen de poste empotrado 400 kg 1800 kg 10 kg 760 kg

pesto total =

5418 kg

incluye peso de mantenimiento

se calcula mediante la ecuacion de Sulzberger 1.- la resistencia del terreno es nula en la superficie y crece proporcionalmente a la profundidad de excavacion 2.- el tipo de terreno esta caracterizado pr esta resistencia a profuniadad de 2 metros 3.- el macizo del hormigon gira a un punto situado a 2/3h de su altura

CALCULO DE MOMENTOS SUELO MOMENTO VUELCO

Mvu

=

4746.67 kg.m

MOMENTO ESTABILIZADOR HORIZONTAL

Meh

=

9287.54 kg.m

MOMENTO ESTABILIZADOR VETICAL

Mev

=

2167.19 kg.m

MOMENTO RESULTANTE

Mr

=

11454.73

Ch = Ck =

Tierra vegetal (compactado) 8 kg/cm3 12 kg/cm3

DONDE DEBE CUMPLIR

RESULTADO DEL CALCULO DE CIMENTACION

CALCULO DE SOLADO BASE donde:

σadm. : P : As :

FACTOR DE SEGURIDAD POR VOLTEO (FSV)

2.4

=

≥

1.5

CUMPLE!

para el calculo de solado base se tienen que cumplir Capacidad Portante del terreno (kg/cm2) Peso total en la base del Poste (kg) Area del solado Base

As =

σadm.

≥

5418 kg 7853.98 cm2

2.5

≥

0.69

RESULTADO DE ANALISIS : se tienen que para la estructura esfuerzo admisible del suelo

SDM-3P

7853.98 cm2

CUMPLE! cumplen los momentos solicitados para la cimentacion y el

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PROYECTO: “RED PRIMARIA EN 22.9 kV PARA GRIFO URBANO - PROPIEDAD DE LA SRA. YANET ORIHUELA QUISPE”

RESULTADO DE CALCULO DE RETENIDA

CALCULO DE RETENIDA

CALCULO DE LA RETENIDA TIPO VERTICAL PARA ESTRUCTURAS TIPO PA2-0, PA3-0 RETENIDA EN DISPOSICION LONGITUDINAL DATOS Fp Hr α He

Fp Fp = 0.15 m ( de la punta del poste)

= = = =

225.75 11.05 0.52 11.15

kg-f m rad. 30° m

α

Tr = 455.59 kg-f (fuerza transmitida al anclaje)

DATOS DE LA RETENIDA ESFUERZO DE ROTURA DE CABLE ESFUERZO DE ROTURA VARILLA DE ANCLAJE

= =

3136 kg-f 8265 kg-f

CALCULO DE COEFICIENTE DE SEGURIDAD se tiene una mayor coeficiente de seguridad

C.S. C.S. 6.9

= ≥ ≥

=

1800

6.9 2.0 2.0

TIPO DE TERRENO

DIMENSIONES DEL MACIZO DE TIERRA LARGO

=

0.8 m

ANCHO

=

0.8 m

ALTURA

=

2.0 m

VOLUMEN

=

kg/m3

PESO DE MACIZO DE TIERRA

P mt

=

2074 kg-f

PESO DE MACIZO DE CONCRETO

Pmc

=

3

1.2 m

CALCULO DE BLOQUE DE RETENIDA PREDIMENSIONAMIENTO DEL BLOQUE X

=

0.50

m

Y

=

0.15

m

Z

=

0.10

m

W

=

0.00

m

FUERZA RESISTENTE FUERZA DE LA RETENIDA

(de acuerdo a la lamina de detalles tenemos)

2124 kg-f 455.59 kg-f

DONDE SE TIENEN

4.7

≥

2

CUMPLE

Las dimensionas del bloque de concreto y retenida son suficientes y están de acuerdo a las normas DEP/MEM

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50 kg-f

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MEDICION DE RESISITIVIDAD DEL TERRENO Y LA RESISTENCIA DE PAT IMAGEN FOTOGRAFICA

MEDICIONES REALIZADAS Y CALCULO DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO PROFUNDIDAD SEPARACION CORRIENTE DE DE ELECTRODO DE PRUEBA EXPLORACION

ESCALA DE MEDICION

RESISTENCIA MEDIDA

RESISTIVIDAD

m

m

mA

Ω

Ω

Ω-m

0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 PROMEDIO

1 2 3 4 5 6

10 10 10 10 10 10

2000 2000 2000 2000 2000 2000

111.6 83.4 72.2 52.1 49.4 43.7 68.7

701 1048 1361 1309 1552 1647 1270

RESISTENCIA DE LA VARILLA DE COBRE LONGITUD 2.40 m DIAMETRO 5/8" 0.015875 m MEDICIONES DE RESISTENCIA DE LA VARILLA DE PAT OHM-M MEDICION 1 46.74689869 604.7244094 701.2 MEDICION 2 69.86902062 604.7244094 1048.0 MEDICION 3 90.72919584 604.7244094 1360.9 MEDICION 4 87.29438787 604.7244094 1309.4 MEDICION 5 103.4631181 604.7244094 1551.9 MEDICION 6 109.8300792 604.7244094 1647.5 PROMEDIO 1269.8

1500

80

60

1000

40

500

20 0

RESITIVIDAD (Ω-m)

RESISTENCIA (Ω)

2000

100

MARCA MODELO RANGO

PRASEK PR-511 40-2000 Ω

R (Ω ) 299.4 447.5 581.1 559.1 662.7 703.4 542.2

RESISTENCIA Y RESISITIVIDAD DEL TERRENO "RED DE MEDIA TENSION 22.9 kV PARA GRIFO URBANO PORPIEDAD DE YANET ORIHUELA QUISPE"

120

EQUIPO DE MEDICION

RESISTENCIA

CONCLUSIONES: SE TIENEN UNA RESISTENCIA AL IGUAL QUE UNA RESISTIVIDAD ALTA DEL TERRENO PARA LO CUAL SE TENDRA QUE REALIZAR UN TRATAMIENTO PARA LA REDUCCION DE LA RESISTIVIDAD Y RESISTENCIA DE PAT A INSTALAR

RESISTIVIDAD

0

0

1

2

3

4

5

6

7

DISTANCIA DE SEPARACION (m)

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1.9.

CALCULOS ELECTRICOS OBJETIVOS Estos cálculos eléctricos tienen por objetivo determinar la caída de tensión máxima del punto de alimentación, cálculo de sistema de protección y coordinación de aislamiento de los equipos de protección y el sistema. CALCULO DE CAIDA DE TENSION Resistencia de los conductores a la temperatura de operación se calculará mediante la siguiente fórmula.

Reactancia inductiva para sistema trifásico equilibrados Las fórmulas a emplearse serán las siguientes

DMG r

: :

Distancia Media Geométrica Radio Medio geométrico

Calculo de caída de tensión para sistemas trifásicos y monofásicos

SIMBOLOGIA ΔV % P L VL Vf r1 Χ1 Χ2

: : : : : : : :

Χ3 Χt φ

: : :

Caída porcentual de tensión. Potencia, en kW Longitud del tramo de línea, en km Tensión entre fases, en kV Tensión de fase - neutro, en kV Resistencia del conductor, en ohm / km Reactancia inductiva para sistemas trifásicos en ohm/km Reactancia inductiva para sistemas monofásicos a la tensión entre fases, en ohm / km Reactancia inductiva para sistemas monofásicos a la tensión fase – neutro Reactancia inductiva para sistemas monofásicos con MRT Angulo de factor de potencia

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PERDIDAS DE POTENCIA Y ENERGIA POR EFECTO JOULE

Dónde: P r1 L VL Vf φ

: : : : : :

Demanda de potencia, en kW Resistencia del conductor en ohm/Km Longitud del circuito o tramo del circuito, en km Tensión entre fase, en kV Tensión fase - neutro, en kV Angulo de factor de potencia

DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD Sobre la base de las Normas indicadas anteriormente, se consideró como distancias mínimas de seguridad, tomando en cuenta las la zona del proyecto las DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD DE LA RED DE MEDIA TENSION A EDIFICACIONES (regla 234 c del CNE-SUMINISTRO 2011), y LAS DISTANCIA MÍNIMAS DEL CONDUCTOR A LA SUPERFICIE DEL TERRENO D.M.S. A LAS EDIFICACIONES Horizontal Vertical

: :

2.5m 4m

D.M.S. A LA SUPERFICIE DEL TERRENO     

En lugares accesibles sólo a peatones En laderas no accesibles a vehículos o personas En lugares con circulación de maquinaria agrícola A lo largo de calles y caminos en zonas urbanas En cruce de calles, avenidas y vías férreas

: 5,0 m : 3,0 m : 6,0 m : 6,0 m : 7,0 m

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FLUJO DE POTENCIA EN NEPLAN

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1.10.

CALCULO DE FUSIBLES E INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO PARA COORDINACION DE PROTECCION Se tienen los siguientes datos del transformador así como la respectiva potencia de cortocircuito entregada por la concesionaria, a su vez se solicitaron más datos (información) por parte del proyectista. DATOS SUMINISTRADOS POR LA CONCESIONARIA POTENCIA DE CORTOCIRCUITO SCC BIL DEL SISTEMA

: :

250 MVA 170 Kv

: :

5.5 Km 3.5 MVA

DATOS SOLICITADOS POR EL PROYECTISTA LONGITUD TOTAL HASTA EL PUNTO POTENCIA INSTALADA HASTA EL PUNTO

Para el presente estudio se tendrá en cuenta las corrientes de cortocircuito mínima monofásico a tierra (1∅-T) y las curvas ANSI del transformador de 37.5 kVA que de acuerdo al siguiente grafico pertenece a la categoría I

CURVAS ANSI PARA TRANSFORMADORES

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CALCULO DE CORRIENTE TE CORTOCIRCUITO 1∅-T, Y COORDINACION DE PROTECCION CALCULO DE CORTOCIRCUITO PARA SELECCIÓN DE FUSIBLES E ITM

FUENTE Scc =

DATOS DEL TRANSFORMADOR POTENCIA kVA 37.5

TENSION P. kV 22.9

TENSION S. kV 0.38

CORRIENTEP. A 0.95

CORRIENTES. A 57.0

TENSION C.C. % 4%

SISTEMA 3Ø 1.73

CORRIENTES DE ENERGIZACION DEL TRANSFORMADOR DESCRIPCION XIn DURACION (Seg.)

NOMINAL A 1 0.95 -

INRUSH A 25 23.66 0.01

DE ACUEDO A LAS CURVAS DE LOS FUSIBLES TENEMOS 250 NODO 1 22.9/13.2 kV

FUSIBLE 2 5K

MAGNETIZACION REENERGIZACION CON CARGA A A A 12 6 3 11.36 5.68 2.84 0.1 1 10

RELACION DE RAPIDEZ

FUSIBLEPROTECTOR

0.95 A 2.00 A 3.00 A

I cc =

TIEMPODEACTUACION 0.05 Seg.

TIEMPOMAXIMODEFUSION FUSIBLEPROTEGIDO TIPO I NOMINAL FUSIBLE K 5A

TIEMPODEACTUACION 0.32 Seg.

NODO 2 22.9 kV

CAPACIDAD NOMINAL ANTES DE FUNDIRSE

0.16

37.5 kVA 3Ø

50 A

CALCULO DE POTENCIAS DE CORTOCIRCUITO

POTENCIA CORTOCIRCUITODEFUENTE POTENCIA DECORTOCIRUCITOLINEA POTENCIA CORTOCIRCUITOTOTAL LINEA

INPEDANCIA LINEA R (Ohm) X(Ohm) 0.963 0.499 1.08 Ohm 250.0 MVA 483.48 MVA 164.79 MVA

IMPEDANCIA TOTAL R (Ohm) X(Ohm) 1.193 2.795 3.04 Ohm

NODO 3 0.38 kV

0.938 MVA 164.79 MVA 0.932 MVA

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

0.041 kA

0.75

CORRIENTEDE CORRIENTEDE CORRIENTE SISTEMA DISEÑO COMERCIAL A A A 57.0 65.6 70 REGULACION TERMICA (0.5-1)xIn REGULACION MAGNETICA (1.5-10)xIn ESCOGEMOS CORRIENTEDEREGULACION DE SELECCIONAMOS UN INTERRUPTOR MCCB DE NUMERODEPOLOS

0.16 CUMPLE¡

Icu

Ics

kA 10 Is/Ic = 0.7

% 100 0.8 49 A 50 A 3

CARGA

CALCULO DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO MONOFASICO A TIERRA NODO 2 POTENCIA DECORTOCIRCUITODETRANSFORMADOR POTENCIA CORTOCIRCUITOTOTAL LINEA POTENCIA DECORTOCIRCUITONODO2


>

IccB 2.47 kA

cumple¡

2.88 kA

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1.11.

CALCULO DEL NIVEL DE AISLAMIENTO ESTUDIO DEL NIVEL DE AISLAMIENTO Criterios para la selección del nivel de aislamiento Para la determinación del nivel de aislamiento se ha considerado lo siguientes aspectos:   

Sobretensiones a frecuencia industrial en seco. Sobretensiones atmosféricas Contaminación ambiental.

Condiciones de Operación del Sistema:     

Tensión nominal del alimentador principal: 22.9 kV Tensión nominal de punto de factibilidad: 22.9 kV Contaminación ambiental del área del proyecto: Ligero Altitud máxima sobre el nivel del mar: 650 m.s.n.m. Línea de contaminación especifica según IEC-815, Para zona de contaminación ligera : 16 mm/kV (f-f)

DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE AISLAMIENTO Selección de distancia de fuga de los aisladores ha sido tomada de la recomendación de la norma IEC 815 “recomendaciones para distancia de fuga en aisladores de porcelana para ambientes contaminados” 𝐋𝐅𝐔𝐆𝐀 Lfuga Lfu Umax

𝐋𝐅𝐔 𝐱𝐔𝐌𝐀𝐗 𝐱𝐅𝐇

: longitud de fuga fase tierra : longitud de fuga unitaria en mm/KV : tensión máxima de servicio

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AISLAMIENTO REQUERIDO POR CONTAMINACION

ZONA

M.S.N.M.

Fh

mm/kV

hasta 1000 msnm

650

1

16

Umax (kV) L.fuga (mm) 25

400

VERIFICACIÓN POR TENSIÓN DISRUPTIVA BAJO LLUVIA De acuerdo al CNE-2011, la tensión disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio que debe tener un aislador, no deberá ser menor a: 𝐔𝐂 U Fh Uc Uc

𝟐 𝟏 𝐔𝐱𝐅𝐇

𝟓

: Tensión nominal de servicio, en kV = 22.9 : Factor de corrección por altura. = 1 : Tensión disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio, en kV = 59 kV

VERIFICACIÓN POR TENSIÓN DISRUPTIVA EN SECO Los aisladores serán diseñados en tal forma que su tensión disruptiva en seco no sea mayor que el 75% de su tensión de perforación. 𝐔𝐂 U Fh Uc Uc

𝟐 𝟐 𝐔𝐱𝐅𝐇

𝟓

: Tensión nominal de servicio, en kV = 22.9 : Factor de corrección por altura. = 1 : Tensión disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio, en kV = 61 kV

Los aisladores serán diseñados de forma tal que su tensión disruptiva en seco no sea mayor que el 75% de su tensión de perforación a la frecuencia de servicio. Tensión Disruptiva de Perforación = Tensión Disruptiva de Perforación =

U’c/0.75 81 kV

SOBRETENSIÓN POR CONTAMINACIÓN AMBIENTAL La zona del proyecto presenta un ambiente con escasa contaminación ambiental y producción de lluvias constantes en los meses de verano. de acuerdo a la norma IEC 815 tabla I, el área del proyecto se considera con un nivel de contaminación ligero, de acuerdo a la tabla II – Nota 1 de la mencionada norma para estas condiciones se asume una línea de fuga especifica mínima de 16 mm/KV. La mínima línea de fuga total (Lf) a considerar, será del resultado del producto de la longitud mínima de fuga por la máxima tensión de servicio considerando el factor de corrección determinado. Lf = 25kV x 1x 16 mm/kV = 400mm

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SOBRETENSION A FRECUENCIA INDUSTRIAL El cuadro siguiente muestra las características de aislamiento para los diferentes niveles de tensión adoptados. Según el cuadro la tensión de sostenimiento a frecuencia industrial entre fases, en condiciones estándar, para una línea de nivel de tensión 22.9 kV pero según la norma se trabajara con 24 kV tensión máxima al mismo que corresponde a 50 kV de la tabla N° 1. No se considerando el factor de corrección por altitud se tiene: Vi =50 kV*1= 50 kV SOBRETENSIONES ATMOSFERICAS

Fuente: IEC 815

El nivel básico de aislamiento (BIL) requerido por las líneas primarias, de acuerdo a la Tabla 01, es 145 kV. Aplicando el factor de corrección, la tensión critica disruptiva a la onda de impulso 1,2/50 ms, será de: BIL = 145 kV * 1 =145 kV De acuerdo a la normalización de Electro Puno S.A.A. y documento de factibilidad de suministro y fijación de punto de entrega Nº 224-2016/ELPU/GT FP el nivel básico de aislamiento para EL DISTRITO DE JULIACA será de BIL = 170 kV. En el siguiente cuadro se resume los valores obtenidos de sobretensiones. POR CONTAMINACION LINEA DE FUGA

FRECUENCIA INDUSTRIAL

DESCARGA ATMOSFERICA

mm/kV

kV

kV

400

50

170

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1.12.

SELECCIÓN DE AISLADORES PARA LA RED PRIMARIA Selección de aislador de porcelana y polimérico de acuerdo a tenemos

los valores requeridos

PORCELANA PIN- ANSI REUQERIMIENTO longitud de linea de fuga (mm/kV) a 650 msnm aislamiento necesario por sobretension a frecuencia industrial Vfi (kV) aislamiento necesario por sobretension a impulso Vi (kV)

POLIMERICOS

VALORES REQUERIDOS

PIN 56- 2

PIN 56- 3

PIN 56- 4

RPP- 15/ 70

RPP- 25/ 70

400

430

530

686

410

645

50

70/110

80/125

95/ 140

85/95

100/ 130

170

175/225

200/265

225/ 310

180

200

De los cálculos y valores requeridos tenemos que para el aislador de porcelana tipo PIN ANSI 56-2 cumple con el valor de longitud de línea de fuga, y de acuerdo a lo establecido por la concesionaria ELECTRO PUNO S.A.A. se tomara en cuenta el aislador PIN ANSI 56-3 y por lo tanto se tendrán los siguientes aisladores para la red primaria 1.- AISLADOR DE PORCELANA TIPO PIN ANSI 56-3 2.- AISLADOR POLIMERICO DE SUSPENSION TIPO RPP - 25kV/70 Kn

1.13.

SELECCIÓN DEL PARARRAYO AUTOVALVULAR El aislamiento de los equipos y aparatos en las subestaciones es sometido en forma permanente a esfuerzos que se producen por la tensión de operación en condiciones normales y específicamente a sobretensiones por contingencias en la red del sistema. El equipo que se expone a las sobretensiones debe estar en condiciones de resistir a estas solicitaciones en el transcurso de su vida útil, contando para ello con la instalación de pararrayos. Los pararrayos que se utilizarán, serán del tipo óxido de zinc, a una altura de 4000 metros sobre el nivel del mar. El valor de corriente de descarga que soporta ilimitadamente el descargador bajo una onda de impulso de 8/20 µs, y que viene normalizada en los valores de 1.5 a 40kA. El criterio de elección en este caso es      

Una combinación de factores técnicos y económicos: Nivel isoceraúnico de la región, identificado por el número histórico anual Importancia del equipo a proteger. Tipo de líneas entrantes al equipo. Nivel de aislamiento de las líneas. Impedancia de la toma de tierra.

  

Consideraciones: Sistema sólidamente aterrizado. Pararrayos de Óxido de Zinc (ZnO). Tensión máxima de servicio 15 kV.

La tensión nominal de los pararrayos de ZnO, se encuentra teniendo en cuenta los siguientes parámetros:

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CALCULO Y SELECCIÓN DEL PARARRAYO TIPO AUTOVALVULAR DATOS DEL SISTEMA ELECTRICO Y PARAMETROS DE LA ZONA SISTEMA

=

1

TENSION NOMINAL

=

TENSION MAXIMA

=

25

BIL SISTEMA

=

170 kV

NEUTRO DEL SISTEMA

=

ALTITUD

= 650

CONTAMINACION

=

16

FACTOR DE ATERRAMIENTO (k)

=

1.73

GRADO DE CONTAMINACION IEC 815

Ø

LIGERO

22.9 kV

MEDIO

kV

ALTO MUY ALTO

SOLIDAMENTE ATERRADO

FACTOR DE ATERRAMIENTO

m.s.n.m.

SOLIDAMENTE ATERRADO

mm/kV

1.-SELECCIÓN DE MAXIMA TENSION DE OPERACIÓN (Uc)

AISLADO

2.-SELECCION DE LA TENSION ASIGNADA (Ur) Sobretension temporal por falla a tierra

Para redes con eliminacion automatica de los defectos a tierra

Ur(calculado) Ur(nominal) Para redes aisladas sin eliminacion automatica de los defectos a tierra

= =

25 kV 27 kV

4.- CAPACIDAD DE ABSORCION DE ENERGIA ENERGIA DEBIDA AL RAYO

Uc

= 15.2 kV

3.-SELECCIÓN DE LA CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGA In

In

=

10 kA

Wrayo Wpararrayo

= =

7.82 kJ 84.00 kJ

CARACTERISTICAS DEL PARARRAYO

5.-SELECCION DEL TOV MAXIMO

TOV max TOV nominal

= 19.1 kV = 21 kV

TENSION ASIGNADA Ur (kV)

=

21

TENSION CONTINUA Uc (kV) LINEA DE FUGA (mm) CORRIENTE ASIGNADA (kA)

= = =

17 660 10

NPR DEL PARRRAYO (kV)

=

61.5

NPM DEL PARRAYO (kV)

=

69.5

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1.14.

COORDINACION DE AISLAMIENTO Se entiende por coordinación de aislamiento al conjunto de disposiciones que se toman a fin de evitar que las sobretensiones causen daño a los equipos eléctricos y que cuando los arcos de defecto no puedan ser eludidos por medios que resulten económicos sean localizados en puntos del sistema donde se produzcan la mínima afectación al funcionamiento y a las instalaciones de este ultimo COORDINACION DE AISLAMIENTO

MARGEN DE PROTECCION

Los márgenes mínimos de seguridad recomendados por el ANSI, según guía de aplicación c62.2-1981 es. MP1 MP2

MARGEN DE NIVEL DE ONDA CORTA MARGEN DE NIVEL BASICO DE AISLAMIENTO

120% 120%

CARACTERISTICAS DEL SISTEMA NIVEL DE TENSION NOMINAL DE ALIMENTADOR NIVEL DE TENSION NOMINAL DE PUNTO DE DISEÑO TENSION MAXIMA DE SERVICIO TENSION NOMINAL SOPORTABLE A IMPULSO ATMOSFERICO CARACTERISTICAS DEL SISTEMA TENSION Ur ASIGNADA NPR NPM TENSION SISTEMA TENSION PARARRAYO BIL SIL

= = = =

22.9 kV 21.0 kV 170.0 kV 145.0 kV

= = = =

22.9 22.9 25 170

kV kV kV kV

= = = =

21 61.5 69.5

kV kV kV

MP1

=

276%

MP2

=

209%

CONSULTORES: ING. C.A.P.Z. CEL. 950040685-920305887, [email protected], ING. R.E.G.A. CEL. 951115154, [email protected]