CALCULO MECANICO RS

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CUSCA RED DE DISTRIBUCION PRIMARIA

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CUSCA RED DE DISTRIBUCION PRIMARIA

4.- CALCULOS JUSTIFICATIVOS

4.1.CONSIDERACIONES GENERALES

4.1.1Alcance

Los clculos elctricos y mecnicos que forman parte del presente expediente tcnico se realizan bsicamente, con el propsito de dimensionar las redes del proyecto, clculos necesarios para el montaje electromecnico de las redes primarias y secundarias, para al suministro de energa para el Proyecto de Vivienda contemplados en el presente proyecto.

4.1.2Normas Aplicables

Los criterios a emplear en el diseo de redes primarias y secundarias se rigen por las disposiciones generales del Cdigo Nacional de Electricidad, las normas MEM/DGER y por normas internacionales reconocidas:

CNE

Cdigo Nacional De Electricidad - Suministro.

IEC

International Electrothecnical Commission

ANSI

American National Standards Institute

ASTMAmerican Standard Testing Materials

DIN

Deuttsche Industrie Normen

ANSI

American National Stndard Institute

VDE

Verbau Deuttsche Electrotechniker

REA

Rural Electric Administration

IEEE

Institute Of Electrical And Electronics Engineers

NESC

National Electric Safety Code

RNC

Reglamento Nacional De Construcciones Del PerAISC

American Institute Of Steel Construction

Ley de Concesiones Elctricas N 25844 y su Reglamento

Normas DGER/MEM Vigentes

Ley N 27744 (2002-05-30) Ley de Electrificacin Rural y Localidades Aisladas y de Frontera

4.1.3 Caractersticas Elctricas del Sistema

Para el desarrollo de los clculos justificativos, se ha tomado en consideracin las siguientes caractersticas elctricas:

Red Primaria Area Bifasica- Tensin de Servicio:13,2 KV; 2, 2 hilos

- Frecuencia

:60 Hz.

- Sistema Adoptado:Areo, radial.

- Conductores

:Aleacin de aluminio, AAAC 35 mm2- Distribucin

:2, 2 conductores (R, S).

- Factor de potencia :0,9

4.1.4 Calificacin Elctrica

La calificacin elctrica para la Elaboracin de Proyectos de Subsistemas de Distribucin Secundaria de acuerdo a la R.D. N 015-2004-EM/DGE, se ha considerado de 400 W/lote.

El factor de simultaneidad utilizado para cargas particulares o domsticas es de 0,5 y asi as mismo para los predios considerados como cargas especiales tendr un factor de simultaneidad de 1.00.

Uso de vivienda

: 0,40 kW/lote

Carga especial

: variable KW/lote

Alumbrado Pblico

: Lmpara 70 W.

4.1.5 Distancias Mnimas De Seguridad

1. Distancia mnima entre los conductores de un mismo circuito en disposicin horizontal y vertical en los apoyos:

Horizontal = 0.70 m

Vertical = 1.00 m

2. Distancia mnima entre los conductores y sus accesorios bajo tensin y elementos puestos a tierra:

D = 0.25 m

3. Distancia horizontal mnima entre conductores de un mismo circuito a mitad de vano

D = 0,0076 (U) (FC) + 0,65 (f

Donde :

U = Tensin nominal entre fases, kV

FC = Factor de correccin por altitud

f = Flecha del conductor a la temperatura mxima prevista, m

4. Distancia vertical mnima entre conductores de un mismo circuito a mitad de vano:

-Para vanos hasta 100 m

:0,70 m

-Para vanos entre 101 y 350 m

:1,00 m

-Para vanos entre 350 y 600 m :1,20 m

-Para vanos mayores a 600 m

:2,00 m

5. Distancia horizontal mnima entre conductores de diferentes circuitos

Se aplicar la misma frmula consignada en 3.

Para la verificacin de la distancia de seguridad entre dos conductores de distinto circuito debido a una diferencia de 40% de las presiones dinmicas del viento, deber aplicarse la siguiente frmula:

D = 0,00746 (U) (FC), pero no menor que 0,20 m

Donde:U =Tensin nominal entre fases del circuito de mayor tensin, en kV

FC =Factor de correccin por altitud

6. Distancia vertical mnima entre conductores de diferentes circuitos

Esta distancia se determinar mediante la siguiente frmula:

D = 1,20 + 0,0102 (FC) (kV1 + kV2 - 50)

Donde:kV1 =Mxima tensin entre fases del circuito de mayor tensin, en kV

kV2 =Mxima tensin entre fases del circuito de menor tensin, en kV.

Para lneas de 13,2 kV, esta tensin ser 15 kV

FC = Factor de correccin por altitud

7. Distancia mnimas del conductor a la Superficie del Terreno

Cuadro N 1

Naturaleza de la superficie que se encuentra debajo de

conductores o cablesDistancia mnima

vertical de seguridad (m)

Cuando los conductores o cables cruzan o sobresalen

Vas frreas de ferrocarriles8,0

Carreteras y avenidas sujetas al trfico de camiones.7,0

Caminos, calles y otras reas sujetas al trfico de camiones.6,5

Calzadas, zonas de parqueo, y callejones.6,5

Otros terrenos recorridos por vehculos, tales como cultivos, pastos, bosques, huertos, etc.6,5

Espacios y vas peatonales o reas no transitables por vehculos.5,0

Calles y caminos en zonas rurales.6,5

Cuando los conductores o cables recorren a lo largo y dentro de los lmites de las

carreteras u otras fajas de servidumbre de caminos pero que no sobresalen del

Camino

Carreteras y avenidas6,5

Caminos, calles o callejones6,0

Espacios y vas peatonales o reas no transitables por vehculo.5,5

Calles y caminos en zonas rurales.5,0

Fuente: C.N.E.Suministro.

8. Distancias mnimas a edificaciones y otras construcciones

No se permitir el paso de lneas de media tensin sobre construcciones para viviendas o que alberguen temporalmente a personas, tales como campos deportivos, piscinas, campos feriales, etc.

-Distancia radial entre el conductor y paredes y otras estructuras no accesibles2,5 m

-Distancia horizontal entre el conductor y parte de una edificacin normalmente accesible a personas incluyendo abertura de ventanas, balcones y lugares similares

2,5 m

4.2.CALCULOS ELECTRICOS4.2.1 Cada de tensinLa cada de tensin en una lnea area de distribucin es directamente proporcional a la potencia que trasmite, a la longitud de la lnea y a un coeficiente conocido como factor de cada de tensin (K1)

a) Para sistemas monofsicos a la tensin entre fases:

V% = PL(r1 + X2 tg

10V L2

V% = K2 PL K2 = (r1 + X2 tg 10V L2Simbologa:

(V % :Cada porcentual de tensin.

P:Potencia, en kW

L:Longitud del tramo de lnea, en km

VL:Tensin entre fases, en kV

r1:Resistencia del conductor, en Ohm / km

(1 :Reactancia inductiva para sistemas trifsicos en ohm/km

(:Angulo de factor de potencia

K:Factor de cada de tensin

La mxima cada de tensin considerada en el primario del transformador de distribucin ser de 5 %.4.2.2 Parmetros de los conductores

Para la determinacin de los parmetros de los conductores se tuvieron en consideracin las caractersticas segn el CUADRO N 02.

4.2.3 Clculo de la impedancia

a) Resistencia de los conductores a la temperatura de operacin se calcular mediante la siguiente frmula:

Donde:r1 :Resistencia a 40 C (Ohm/km)

r2 :Resistencia a 20 C (Ohm/km)

T1:Temperatura final 40 C

T2:Temperatura inicial 20 C

(::Coef. trmico de resistencia = 0,0036 (1/C)

b) Clculo de reactancias.

Donde:XL

= Reactancia inductiva en ohm/km

DMG= Distancia media geomtricar

= Radio del conductor en m

Los valores consignados para K1 se muestran en el CUADRO N 02.

CUADRO N 02PARAMETROS DE CONDUCTORES Y FACTORES DE CAIDA DE TENSION

DisposicinSeccinNmero deDimetro Ext.Dim. de c/Alam. R 20 CR 40 CRMGXL(3f)FCT(3f)

mmAlambresmmmm.W/kmW/kmmmW/km

Vertical3577,502,500,98001,05062,72250,44027,25E-04

Triangular3577,502,500,98001,05062,72250,46477,32E-04

4.2.4 Nivel de Aislamiento

Criterios para la seleccin del nivel del aislamiento

Los criterios que debern tomarse en cuenta para la seleccin del aislamiento sern las siguientes:

-Sobretensiones atmosfricas

-Sobretensiones a frecuencia industrial en seco

-Contaminacin ambiental

En el CUADRO N 03 se muestran los niveles de aislamiento que se aplicarn a las redes primarias en condiciones normalizadas.

CUADRO N 03Tensin nominal entre fase

(kV)Tensin mxima entre fases

(kV)Tensin de sostenimiento a la onda 1.2/50 entre fases y fase a tierra (kVp)Tensin de sostenimiento a frecuencia industrial entre fases y fase tierra (kV)

13,214,59534

Factor de correccin Los niveles de aislamiento consignado en el CUADRO N 03 son validos para condiciones atmosfricas estndares, es decir, para 1013x105 N/m2 y 20C.

Segn las recomendaciones de la norma IEC 71-1, para instalaciones situadas a altitudes superiores a 1000 msnm. y para una temperatura de servicio que tenga un valor mximo que supere los 40C, la tensin mxima de servicio deber ser multiplicada por un factor de correccin igual a:

Donde:

H: Altitud sobre el nivel del mar, en m.

El rea de proyecto est ubicado a una altura de supera los 4000 m.s.n.m., entonces el factor de correccin ser:

Fc = 1.38El nivel de aislamiento mnimo del equipamiento elctrico, tomando en cuenta el factor Fc estar dado por los siguientes valores se muestran en el siguiente cuadro:

CUADRO N 04

Niveles de Aislamiento

Altura

0 m.s.n.m4,000 m.s.n.m

Tensin Nominal

-Entre fases, Kv

13,8

Tensin Mxima del Equipo

-Entre fases, Kv

14,5

20,01

Nivel de Aislamiento a la Frecuencia Industrial entre fases y fase neutro Uc en kV RMS5069

Tensin de Sostenimiento al Impulso (1.2/50 Microseg.) UBIL en kV PICO125172,5

Seleccin de Aisladores

Los aisladores normalizados en el uso de Redes Primarias son:

Aisladores tipo Pin o Espiga, son de montaje rgido y se usan en estructuras de apoyo o con pequeos ngulos de desviacin topogrfica, las caractersticas de los posibles aisladores tipo pin a usarse en el proyecto, se muestran en el siguiente cuadro.

CUADRO N 05

Aisladores tipo PIN

Clase ANSI56-356-4

Voltaje

DeA frecuencia Industrial

(kV RMS) Seco

Hmedo125

80140

95

Flameo

PromedioAl impulso

(kV Pico)Positivo

Negativo200

265225

310

Longitud de Lnea de Fuga (mm)533685

Mnima Tensin de Perforacin a Frec. Indus. (kV RMS )165185

Aisladores tipo Suspensin, cuyo montaje es apropiado para estructuras de fin de lnea y fuertes ngulos de desviacin topogrfica, las caractersticas de los posibles aisladores tipo suspensin Standard a usarse en el proyecto, se muestran en el siguiente cuadro.CUADRO N 06

Polimrico

RequerimientosSuspensin

(1)Pin

(2)

Longitud de la lnea de fuga L (mm)

para 1800 msnm650650

Aislacin necesaria por sobretensiones

A frecuencia industrial Vfi (kV)160/100125/80

Aislacin necesaria por sobretensiones

De impulso Vi (kV)250/260200/265

Para la seleccin de aisladores, se ha tomado en cuenta las siguientes consideraciones:

Por Tensin Disruptiva Bajo LluviaLa tensin disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio que debe tener un aislador, no deber ser menor a:

Uc =2.1 * (U*Fc +5)

Donde:

U

:

Tensin nominal de servicio, en kV.

Fc

:

Factor de correccin por altura y temperatura

Uc

:

Tensin disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio, en kV.

Para el proyecto :Uc =48 kV

Cumplen esta condicin, los aisladores tipo Pin 56-3 y los del tipo Suspensin polimericos

Por Contaminacin AtmosfricaSabemos que la contaminacin afecta bsicamente el comportamiento de la lnea en rgimen normal, por tanto se deber verificar el adecuado comportamiento del aislamiento frente a la contaminacin ambiental. La mnima longitud de fuga requerida est determinada por la siguiente expresin:

mm

;

Donde:

m : Coeficiente de suciedad en cm/kV, depende del nivel de contaminacin, en este caso la contaminacin es LIGERA, por lo tanto se asume m = 1,6 cm/kV

U : Tensin nominal = 13,8 kV

N : Nmero de aisladores

: Densidad relativa del aire

( : es la temperatura media en C, para este caso es 4C

h : es la presin atmosfrica en cm de mercurio

y : es la altitud en msnm, para este caso es 3 280 m

Reemplazando y operando, la distancia de fuga mnima requerida ser.

L = 219 mm

Los aisladores que cumplen esta condicin son:

Tipo pin

56-3

De suspensin

Los de tipo polimricos de 27 kv

Seleccin de Pararrayos

La zona del proyecto se caracteriza por ser de ALTA actividad de tormentas elctricas, por lo que es necesaria la instalacin de pararrayos en las subestaciones principales, en cada salida de lnea y como proteccin de los transformadores de distribucin. Para obtener los mayores mrgenes de proteccin hacia los equipos contra sobretensiones internas y externas del sistema, los pararrayos que se utilizarn en este proyecto sern de xido metlico tipo distribucin.

El procedimiento para la determinacin de las caractersticas que deber tener el pararrayos es el siguiente:

Primero se determina el MCOV (Tensin mxima de operacin permanente)

Con el MCOV y los datos de catlogo del fabricante se determinan las dems caractersticas del pararrayos.

Luego se verificar el valor mximo de sobretensin temporal.

A. tensin mxima de operacin permanente (mcov)

Este valor se calcula mediante la siguiente expresin:

kV.Donde :

f.t : Factor de mayor variacin de tensin = 1,10, correspondiente a desbalances

de carga o condiciones ambientales adversas.

Vn:Es la tensin nominal entre fases en kV rms

Entonces :

Vmax =1,1 (13,2/)

Vmax = 8,35 kV

B. caractersticas de catlogo del pararrayos

Este valor nos permite elegir en catlogo del fabricante, un pararrayos cuya tensin mxima de operacin permanente, sea de nivel igual o inmediato superior a 8,35. Del catlogo de TRANQUELL se obtienen los siguientes valores:

Tensin mxima de operacin permanente (MCOV)Vmcov12,7kV

Tensin nominal (Arrester rating)

Vnp15,0kV

Mxima sobretensin temporal (TOV)

Vtov14,5kV

Tensin de cebado con onda 1,2/50 (s

(Front of wave protective level crest

Va55 kV

Tensin de cebado con sobretensiones de maniobra

(maximun switching surge protective level kV crest ) Vmmt36,8kV

Tensin residual para onda de 10 kA, 8/20 (s

Vp50kV

C. verificacin de mxima sobretensin temporal (tov)

Debe verificarse que:

Vtov (calculado)(Vtov (catlogo)

El Vtov se calcula mediante la siguiente frmula:

kV.Donde:

f.t.= factor de mayor variacin de tensin = 1,10

f.s=factor de sobretensin temporal = 1,47

(valores de f.t. y f.s. para sistemas efectivamente puestos a tierra)Reemplazando en la expresin anterior:

Vtov

=

(1,10) (1,47) 13,2/(3

Vtov

=

12,28kV

Se verifica que:

Vtov (calculado)1,20

Mc

=70/(36,8)=1,9>1,15

En conclusin: los valores de Ma, Mb, y Mc garantizan una adecuada proteccin

4.2.5 Diseo de la Puesta a Tierra

Puestas a Tierra de la Lnea

Las puestas tipo PAT-0, se instalarn a lo largo de la Red Primaria, en todas las estructuras a excepcin de las estructuras de seccionamiento y/o subestacin.Las puestas a tierra tipo PAT-0 en espiral, consisten solo en conductor de cobre, sin electrodo de acuerdo a la configuracin mostrado en el detalle de armados.En los puntos de seccionamiento se instalarn puestas a tierra tipo PAT-1. y en las Subestaciones se instalarn puestas a tierra tipo PAT-SE.

Las puestas a tierra estarn conformadas por los siguientes elementos:

-Electrodo de acero recubierto con cobre de 2,4 m, 16 mm

-Conductor de copperweld de 25mm2 recocido para la bajada a tierra

-Accesorios de conexin y fijacin

-Tierra de cultivo de prstamo

Puestas a Tierra Subestaciones de Distribucin

En los sistemas de 13,2 kV, con el neutro efectivamente aterrado en la Subestacin Principal, por operacin del sistema y seguridad de las personas y equipos, las subestaciones de distribucin requieren de una efectiva puesta a tierra. De acuerdo a la Norma RD-018-2003-EM, la DGER/MEM y la DGE, tiene valores normalizados en funcin de la capacidad de los transformadores. Por lo tanto los valores mximos a considerarse en los valores de la resistencia de puesta a tierra, sern los que se indica en el Cuadro N 07. CUADRO N 07 Valores mximos de Puesta a tierra.kVA nominalkVA sobrecargadoCorrientes de sobrecarga

(Amp)Tensin de Toque Normalizada (Volt)Resistencia de PAT Maxima

(()Resistencia de

PAT considerado

(()

56,750,46255425

1013,50,92252725

1520,251,38251818

2533,752,30251111

Fuente: Norma DGETomando las consideraciones del prrafo anterior se procede al calculo de la resistencia de puesta a tierra para las subestaciones y se adopta utilizar dos puestas a tierra tipo PAT-1, uno para la red primaria y otra para la red secundaria, independientes respectivamente.Los clculos se realizaron de acuerdo a las siguientes relaciones:

Resistencia a tierra con un electrodo

Resistencia a tierra con dos electrodos en paralelo

Donde:

R1

:Resistencia de puesta a tierra de un electrodo (Ohm)

( :Resistividad del terreno (-m)l

:Longitud de la varilla (2,40 m)

a

:Radio del electrodo (0,008 m)

h

:Altura de enterramiento (m)

(

:Coeficiente de reduccin (( = r/d), r = L/Ln(4L/2a)

En el Anexo N 04 se muestra los valores de puesta a tierra calculados de acuerdo a la resistividad elctrica del terreno, de los datos tomados de campo.4.3.CALCULO MECANICO

4.3.1 Clculo Mecnico de Conductores

Criterios generales

Los clculos tienen el objetivo de determinar las siguientes magnitudes relativas a los conductores de lneas y redes primarias areas en todas las hiptesis de trabajo:

Esfuerzo horizontal del conductor

Esfuerzo tangencial del conductor en los apoyos

Flecha del conductor

Parmetros del conductor

Coordenadas de plantillas de flecha mxima hiptesis de mxima temperatura

ngulos de salida del conductor respecto a la lnea horizontal en los apoyos

Vano-peso de las estructuras

Vano-medio de las estructuras

Los clculos mecnicos de los conductores permiten determinar los esfuerzos mximos mnimos del conductor en las diferentes hiptesis planteadas, de manera que se pueda disear adecuadamente las estructuras de la lnea.

Caractersticas de los conductores normalizados

Los conductores utilizados para lneas y redes primarias sern desnudos, de aleacin de aluminio tipo AAAC, fabricado segn las prescripciones de las normas ASTM B398, ASTM B399 o IEC 1089.

La utilizacin de los conductores de aleacin de aluminio se debe a que en el rea del proyecto esta libre de contaminacin salina e industrial.

La seccin utilizada de acuerdo a la configuracin del sistema elctrico es de 35mm.

Las caractersticas mecnicas de los conductores se muestran a continuacin:

CUADRO N 08Caractersticas de los Conductores de Aluminio Tipo AAAC

Secc.NDim.Dim. HiloPesoMod. Elastic.Carga RoturaEsf.Mx.Coef.Exp. termica.

mmHilosMmmmkg/mkg/mmkg/mmkgkg/mm1/C

3577.52.50.0946200301048.72122.3x10-6

Esfuerzos mximos en conductor

Esfuerzos del conductor en la condicin EDS

Las Normas Internacionales y las Instituciones vinculadas a la investigacin respecto al comportamiento de los conductores, recomiendan que en lneas con conductores de aleacin de aluminio sin proteccin antivibrante los esfuerzos horizontales que se tomarn de modo referencial, sern los siguientes:

En la condicin EDS inicial

18% del esfuerzo de rotura del conductor

En la condicin EDS final

15% del esfuerzo de rotura del conductor

Para conductores de seccin igual o menor que 95 mm se considera un esfuerzo de rotura promedio de 300 N/mm

Esfuerzos mximos en el conductor

Los esfuerzos mximos en el conductor son los esfuerzos tangenciales que se producen en los puntos ms elevados de la catenaria. Para la los conductores de aleacin de aluminio no debe sobre pasar el 60% del esfuerzo de rotura, es decir 180 N/mm.

Para el presente proyecto se considera que el esfuerzo mximo admisible en ningn caso deber ser mayor al 40 % del esfuerzo de rotura del conductor.

Hiptesis de clculo

Las hiptesis de estado para los clculos mecnicos del conductor se define sobre la base de los siguientes factores:

Velocidad del viento

Temperatura

Carga de hielo

Sobre la base de las prescripciones del CNE, la Norma RD-018-2003-EM, de la DGER/MEM y considerando las condiciones climatolgicas del rea del proyecto se han definido las siguientes hiptesis de trabajo para los clculos mecnicos de los conductores:

CUADRO N 09

HIPOTESIS DE CALCULO

HIPOTESIS I : Condicin EDSAplicacin

Temperatura14C18% de Esf. Rotura Inicial

Velocidad del viento0Km/h15% de Esf. Rotura final

Manguito de hielo0mm

HIPOTESIS II: Mnima temperatura Aplicacin

Temperatura4CCondicin de Mnima flecha

Velocidad del viento0Km/h

Manguito de hielo0Mm

HIPOTESIS III: Mnima temperatura y viento mximoAplicacin

Temperatura4CMximo esfuerzo conductores

Velocidad del viento80Km/hMximo: 40% de Esfuerzo de rotura final

Manguito de hielo0Mm

HIPOTESIS IV: Mxima temperaturaAplicacin

Temperatura40CMxima flecha por mxima

Velocidad del viento0Km/hTemperatura

Manguito de hielo0MmCondicin de Mnima flecha

EDS Inicial: con este valor se efectuar el dimensionamiento mecnico de las estructuras y la tabla de tensado.

EDS Final: con este valor se efectuar la distribucin de estructuras.

Los conductores de la lnea se templaran o tensarn a EDS inicial de 18% del tiro de rotura, para vanos flojos a EDS de 6%.

4.3.2 Formulas AplicablesEcuacin de cambio de estado:

Wr12*d2*E Wr22*d2*E

(22[(2 + E((t2-t1) + ---------------- - (1] = ---------------

24*A2*(12 24*A2

Donde:

(1

:Esfuerzo admisible en la hiptesis I (kg/mm).

(2 :Esfuerzo admisible en la hiptesis II (kg/mm).

Wr1 :Carga resultante en la hiptesis I (kg/m).

Wr2 :Peso resultante en la hiptesis II (kg/m).

t1

:Temperatura en la hiptesis I (C).

t2 :Temperatura en la hiptesis II (C).

(

:Coeficiente de dilatacin lineal (1/C).

E

:Mdulo de elasticidad (kg/mm).

A

:Seccin del conductor (mm2).

D

:Vano (m).

Ecuacin de flecha

La flecha viene dada por la expresin siguiente:

f = (Wr d 2) / (8 A () (m)

Donde:

Wr:Peso resultante del conductor (kg/m).

d:Vano (m).

f :Flecha (m).

A:Seccin del conductor (mm).

(:Esfuerzo (kg/mm).

Vano mximo

Los clculos para obtener los vanos mximos admisibles para los diferentes tipos de estructuras y seccin del conductor depender fundamentalmente de:

a) Flecha mxima en terrenos nivelados

Frmula Exacta

f = p (cosh d - 1)

2p

Frmulas Aproximadas

f = WR d2 ; f = d2 8 To

8p

b) Flecha mxima en terrenos desnivelados

Frmula Exacta:

f = p [cos h (XI) - cos h ( d - XI) / p] + h

p

2 2

Frmulas Aproximadas:

f = WR d2 ( 1 + ( h/d ) 2 ; f = d2 ( 1 + ( h/d )2

8To

8P

Carga Unitaria Resultante en el Conductor

WR = ( [Wc + 0,0029 ( ( + 2c)] 2 + [ Pv ( ( + 2c )]2

1000

Pv = 0,041 (Vv)2

Vano - Peso

Vp = XD (i) + XI (i + 1)

- Vano - Medio (Vano - Viento)

VM = di + d (i + 1)

2

Ecuacin de catenaria

X : Semivano en (m).

Clculo del vano equivalente

a) Para Localizacin de Estructuras en la red priamria:

Es el vano de diseo, que sirve de base para efectuar los clculos mecnicos de conductores, el cual garantiza que la variacin de los tiros de vanos de diferente longitud, ser de modo tal que siempre se mantendr un tiro uniforme a lo largo de la lnea entre dos estructuras de anclaje.

En estructuras con aisladores polimricos, el vano equivalente es nico para tramos comprendidos entre estructuras de anclaje y a este vano equivalente corresponder un esfuerzo horizontal (To) constante.

La frmula del vano equivalente en este caso es :

Veq. = ( di3 Cos ( ( (di / cos()

4.3.3 Clculo Mecnicos de EstructurasCaractersticas de los postes de madera

La estructura de soporte de la lnea y red primaria ser de poste de madera, con las siguientes caractersticas:

-Tipo de poste

:madera tratada

-Longitud de poste (m)

:12

-Clase

:6

-Dimetro en la cima (cm)

:12,1

-Dimetro en la lnea de empotramiento (cm)

:22,6

-Carga de rotura en la cabeza (kN)

:6,671

-Esfuerzo mximo a la flexin (MPa)

:40

Fuerza del viento sobre el poste, Fvp

Fvp = 0,5 (Dv + De) * Pv * Hvp (Kg)

De = Db - He* ( Db - Dv ) / (Hvp+He) (m)

Donde:Dv

:Dimetro en la punta (m).

Db

:Dimetro en la base (m).

De

:Dimetro en la lnea de empotramiento (m).

Hvp:Altura del poste expuesta al viento (m).

He

:Altura de empotramiento (m)

Pv

:Presin del viento sobre el poste (34.02 Kg/m2).

Altura de aplicacin de Fvp, Z

Z=(Hpv/3)*(De+2Dv)/(De + Dv)

Momento del viento sobre el poste, Mvp

Mvp = Fvp * Z kg - m

Fuerza del conductor, Tc, sobre el poste

Donde :

TMax:Tiro mximo del conductor.

(

:ngulo de lnea.

Fuerza del viento sobre el conductor, Fvc

Donde :

a

:Vano promedio (m).

(

:Dimetro exterior del conductor (mm).

Pv:Presin del viento sobre el conductor (kg/m2)

(

:ngulo de lnea.

Fuerza neta mxima del conductor en punto de aplicacin, Fc

Fc = Tc + Fvc kg

Momento en el poste debido al conductor, Mcp

Mcp=Fc *.(hc1+hc2+hc3) Kg-m

Donde :

Fc

:Fuerza neta mxima del conductor (kg)

hc1:Altura de la fase ms alta (m)

hc2:Altura de la fase intermedia (m)

hc3:Altura de la fase ms baja (m)

Momento resultante debido al viento y tiro de conductores, MTot

MTot = Mvp + Mcp kg - m

Fuerza total aplicada a 0,15 m del vrtice del poste, Fp

MTot = Fp x ( Hvp - 0,15 ) kg - m

Donde :

MTot:Momento resultante (Kg - m).

Hvp:Longitud del poste expuesta al viento (m).

Ver resultados de clculos mecnicos de estructuras en el ANEXO N 03.

4.3.4Clculos Mecnicos de RetenidasCaracterstica del cable de AG

Material

:Acero galvanizado, grado Siemen's Martin

N hilos :7

Dimetro

:10 mm (3/8()

T

:Carga de rotura 3 153 Kg

C.S. :Coeficiente de seguridad (2,0)

Carga mxima de trabajo del poste, Fp mx

Fp mx = C.R/C.S. kg

Donde:

C.R:Carga de rotura del poste (kg)

C.S:Coeficiente de seguridad (2,0)

Retenida simple

Tiro mximo de trabajo de retenida simple, TR

Donde:

T

:Tiro mximo del cable de acero (3 151,89 kg)

C.S.

:Coeficiente de seguridad (2,0)

Fuerza total mxima de conductores, aplicada a 0,30 m de la punta con retenida simple, Fp

TR x SEN x hr = Fp x (Hvp-0.3)

Donde :

TR

:Tiro mximo de la retenida (1 575,94 Kg)

:Angulo de la retenida con la vertical (37)

hr

:Altura de aplicacin de la retenida (m)

Hvp

:Altura del poste expuesta al viento (m)

Fp

:Fuerza en mencin (Kg)

Retenida en fin de lnea

Fuerza del viento sobre el Poste, Fvp

Fvp = 0,5 (Dv + De) * Pv * Hvp (Kg)

De = Db - He * ( Db - Dv ) / (Hvp+He) (m)Donde:Dv:Dimetro en la punta (m).

Db:Dimetro en la base (m).

De:Dimetro en la lnea de empotramiento (m).

Hvp:Longitud del poste expuesta al viento (m).

He:Altura de empotramiento (m)

Pv:Presin del viento sobre el poste ( 34.02 Kg/m2).

Altura de aplicacin de Fvp , Z

Z=(Hpv/3)x(De+2Dv)/(De+Dv)

Momento del viento sobre el poste, Mvp

Mvp = Fvp * Z kg - m

Momento en el poste debido al conductor, Mcp

Mcp=Fc*.(hc1+hc2+hc3) Kg-m

Donde :

Fcf:Fuerza neta mxima del conductor (kg).

hc1:Altura de la fase ms alta (m).

hc2:Altura de la fase intermedia (m).

hc3:Altura de la fase ms baja (m).

Momento resultante debido al viento y tiro de conductores, MTot

MTot = Mvp + Mcp kg - m

Fuerza total aplicada a 0,30 m de la punta del poste, Fp

Fp = (MTot)/ ( Hvp - 0,30 ) kg - m

Donde :

MTot:Momento resultante (kg - m).

Hvp:Longitud del poste expuesta al viento (m).

Los clculos de las retenidas se muestran en el ANEXO N 03 del expediente.

4.3.5Clculos De Anclaje

Parmetros considerados

Bloque de anclaje

: 0,50x0,50x0,20 m

Varilla de anclaje

: FoGo de 16 mm (Mximo tiro de retenida

: 3152 kg

Inclinacin de la retenida

: 37

Tipo de terreno

: Tierra compacta

Angulo de deslizamiento

: 22

Peso especfico del Terreno : 1500 kg/m3

Volumen del tronco cnico de pirmide en funcin de la altura.

De donde:

Volumen del terreno para soportar el tiro mximo de la retenida

TR: Tiro mximo de la retenida

Pe

: Peso especifico del terreno

Reemplazando valores se tiene los siguientes resultados:

V = 1.05 m3h = 1,10 m

La longitud de la varilla de anclaje, considerando la inclinacin de la retenida resulta de:

Lv = 1.19 m

Pero: Lv = 2,40 m longitud normalizada.

El clculo de las dimensiones del bloque de anclaje para las retenidas usadas en el proyecto, se resume en el siguiente cuadro.

Cuadro N 7 Cimentacin de Retenidas

RetenidangulosPeso "B""V"Ec.(3)"h"

TipoT.Rot.aqespecifico

[kg]Sexag.Rad.Sexag.Rad.Wc [kg/m][m][m]CTE2[m]

RI1576370,65220,3815000,51,050,401,10

RetenidangulosComprob"C""lmn"Ec.(1)Ltv

TipoT.Rot.aq

[kg]Sexag.Rad.Sexag.Rad.Vol[m][m]CTE1[m]

RI1576370,65220,381,050,441,1937502,4

4.3.6 Clculo de la Cimentacin del posteCondicin de equilibrio

Momento actuante