Normas particulares para instalaciones alta tensión

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IBERDROLA

REDEL

PROYECTO TIPO
LÍNEA AÉREA DE MEDIA TENSIÓN
Simple circuito con conductor de aluminio-acero LA-56

MT 2.21.60

EDICIÓN 1ª

FECHA: Noviembre 2000

MANUAL TÉCNICO DE DISTRIBUCIÓN

HOJA CONTROL DE MODIFICACIONES

Modificación del MT 2.21.60, Edición 1ª (00-04), respecto a la edición 00 (96-06)

En la revisión del MT de referencia se ha hecho reconversión de todo el el documento incluyendo herramientas de cálculo.

ÍNDICE

0 INTRODUCCIÓN

1 OBJETO

2 CAMPO DE APLICACIÓN

3 UTILIZACIÓN

4 REGLAMENTACIÓN

5 DISPOSICIONES OFICIALES

6 CARACTERÍSTICAS

6.1 Conductor

6.2 Aislamiento

6.3 Apoyos

6.4 Crucetas

6.5 Señalización de los apoyos

6.6 Numeración de apoyos

7 CALCULO DE CONDUCTORES

7.1 Cálculo eléctrico

7.2 Cálculo mecánico

8 NIVEL DE AISLAMIENTO Y FORMACIÓN DE CADENAS

8.1 Nivel de aislamiento, para zonas nivel polución medio (II)

8.2 Nivel de aislamiento, para zonas nivel polución muy fuerte (IV)

8.3 Formación de cadenas

9 DISTANCIAS DE SEGURIDAD

9.1 Distancia de los conductores al terreno

9.2 Vanos máximos por separación entre conductores

9.3 Distancia mínima entre los conductores y sus accesorios en tensión y el apoyo

9.4 Prescripciones especiales

10 UTILIZACIÓN DE APOYOS

10.1 Clasificación de los apoyos

10.2 Características resistentes y dimensiones

10.3 Crucetas

10.4 Otros montajes

10.5 Cimentaciones

10.6 Tomas de tierra

10.7 Inclinación de cadenas

10.8 Herramientas para el cálculo de apoyos y crucetas

11 DOCUMENTOS NORMATIVOS IBERDROLA

0 INTRODUCCIÓN

Este documento anula y sustituye al anterior MT 2.21.60 de fecha junio 1996, edición: 0.

Las modificaciones habidas en la normalización de apoyos, cimentaciones, así como la adecuación a nuevas legislaciones sobre medio ambiente, y la incorporación de nuevas herramientas para los cálculos eléctricos y mecánicos, justifican la nueva edición del presente documento.

1 OBJETO

Este documento constituye el Proyecto Tipo IBERDROLA, y justifica todos los datos técnicos necesarios para el diseño, cálculo y construcción de líneas aéreas de alta tensión, de tensión nominal igual o inferior a 20 kV realizadas con conductores de aluminio acero, de 54,6 mm² de sección.

Al quedar justificados en este documento todos los aspectos técnicos para las diferentes situaciones, bastará la aportación de los detalles singulares de cada línea en proyecto, para que la misma quede totalmente definida, haciendo innecesaria la redacción en cada caso de un proyecto detallado.

Se pretende de esta forma facilitar la labor, tanto de los organismos oficiales como de los departamentos de proyectos de las empresas, en la tramitación oficial para la obtención de la Autorización Administrativa, Autorización de Ejecución y Declaración en concreto de Utilidad Pública.

2 CAMPO DE APLICACIÓN

Este Manual se refiere a las líneas indicadas en condiciones de instalación normales. Queda excluida su aplicación para aquellas líneas que discurran por terrenos pantanosos, marismas u otras situaciones en las que concurran circunstancias que aconsejen hacer un proyecto especial.

Será de aplicación también para aquellas líneas que, por las características técnicas de la zona, tengan que alimentarse a tensión inferior a 20 kV y se explotarán en una primera etapa a la tensión nominal de la red a la que hayan de conectarse.

3 UTILIZACIÓN

Cada proyecto concreto, redactado de acuerdo con el presente Proyecto Tipo, se completará con las particularidades específicas del mismo que se describen en los anexos.

Por otro lado, servirá de base genérica para la tramitación oficial de cada obra, en cuanto a la autorización administrativa, aprobación del proyecto de ejecución y declaración en concreto de utilidad pública, sin más requisitos que la presentación, en proyecto simplificado, de las características particulares de la misma, haciendo constar que su diseño se ha realizado de acuerdo con el presente Proyecto Tipo.

4 REGLAMENTACIÓN

En la redacción se han tenido en cuenta todas y cada una de las especificaciones contenidas en el Reglamento Técnico de Líneas Eléctricas Aéreas de Alta Tensión (RLAT), aprobado por Decreto 3151/1968 de 28 de Noviembre, publicado en el B.O.E. nº 311 de 27.12.68.

Asimismo se ha tenido en cuenta lo establecido en las normas UNE y Normas IBERDROLA.

5 DISPOSICIONES OFICIALES

A los efectos de Autorizaciones Administrativas de Declaración en Concreto de Utilidad Pública y ocupaciones de terreno, e imposición de servidumbre, se aplicará lo previsto en la Ley 54/1997 de 27 de Noviembre, Del Sector Eléctrico (LSE) en todo aquello en que esté en vigor, y en aquellos puntos que no estén desarrollados, lo establecido en la Ley 10/1966 de 18 de Marzo sobre Expropiación Forzosa y sanciones en materia de instalaciones eléctricas, y en el Reglamento para su aplicación, aprobado por Decreto 2.619/1966 de 20 de Octubre y publicado en el B.O.E. número 254 del mismo año.

6 CARACTERÍSTICAS

6.1 Conductor

Los conductores que contempla este Proyecto Tipo son de aluminio-acero galvanizado y de aluminio-acero aluminizado de 54.6 mm² de sección, según norma UNE 21018, los cuales están recogidos en las normas NI 54.63.01 y NI 54.63.02 y cuyas características principales son:

Designación UNE

LA - 56

LARL - 56

Sección de aluminio, mm2

46,8

46,8

Sección total, mm2

54,6

54,6

Equivalencia en cobre, mm2

30

30

Composición

6 + 1

6 + 1

Diámetro de los alambres, mm

3,15

3,15

Diámetro aparente, mm

9,45

9,45

Carga mínima de rotura, daN

1640

1720

Módulo de elasticidad, daN/mm2

7900

7500

Coeficiente de dilatación lineal, ºC-1

0,0000191

0,0000193

Masa aproximada, kg/km

189,1

179,7

Resistencia eléctrica a 20ºC, W/km

0,6136

0,5808

Densidad de corriente, A/mm2

3,7

3,7

6.2 Aislamiento

El aislamiento estará formado bien por cadenas de aisladores de vidrio tipo caperuza y vástago, de diferente constitución, bien por aisladores de composite.

En el apartado 8 se describe detalladamente la constitución de los diferentes tipos de aisladores así como la formación de cadenas.

6.3 Apoyos

Los apoyos de alineación serán de hormigón armado y vibrado o bien de chapa metálica según las normas NI 52.04.01 y 52.10.10 respectivamente.

Los apoyos de ángulo, dependiendo del valor de éste, podrán ser de alguno de los tipos indicados en el párrafo anterior, o bien de perfiles metálicos o tubulares de hormigón, según las normas NI 52.10.01 y 52.04.02 respectivamente. Estos dos últimos tipos de apoyos son los indicados también para anclaje y fin de línea.

6.4 Crucetas

Las crucetas a utilizar serán metálicas, según las normas NI 52.30.22, 52.31.02 y 52.31.03. Su diseño responde a las nuevas exigencias de distancias entre conductores y accesorios en tensión a apoyos y elementos metálicos, tendentes a la protección de la avifauna, tal y como se describe en el Anexo F.

6.5 Señalización de los apoyos

Todos los apoyos llevarán instalada una placa de señalización de riesgo eléctrico tipo CE 14, según la norma NI 29.00.00.

6.6 Numeración de apoyos

Todos los apoyos se numerarán, empleando para ello placas y números de señalización según la norma NI 29.05.01.

7 CALCULO DE CONDUCTORES

En este capítulo se trata de los cálculos eléctricos y mecánicos de los conductores y cuyas características han quedado reflejadas en el apartado 6.1.

7.1 Cálculo eléctrico

7.1.1 Densidad máxima de corriente admisible. La densidad máxima de corriente admisible en régimen permanente para corriente alterna y frecuencia de 50 Hz se deduce de la tabla del art.22 del R.L.A.T.

Para los conductores LA-56 y LARL 56 del presente Proyecto Tipo, dicho valor es:

ss = 3,7 A/mm²

Por lo tanto la intensidad máxima admisible es:

I máx = s x S = 202 A

Los cálculos eléctricos entre los conductores LA-56 y LARL-56 son prácticamente iguales, por ello los referiremos al LA-56 que presenta una resistencia eléctrica ligeramente superior (5,6%) al del LARL-56.

7.1.2 Reactancia aparente. La reactancia kilométrica de la línea, se calcula empleando la siguiente fórmula:

X = 2 W/km.

y sustituyendo L coeficiente de autoinducción, por la expresión:

L = ( 0,5 + 4,605 logD/r ) 10-4 H/km.

llegamos a :

X = 2p f ( 0,5 + 4,605 logD/r ) 10-4 W/km.

donde:

X = Reactancia aparente en ohmios por kilómetro

f = Frecuencia de la red en herzios = 50

D = Separación media geométrica entre conductores en milímetros

r = Radio del conductor en milímetros

El valor D se determina a partir de las distancias entre conductores d1, d2 y d3 que proporcionan las crucetas elegidas, representadas en los planos.

Aplicando valores:

Separación entre

Conductores, en m

D

mm

X

W/km.

1,50

1.890

0,3921

1,75

2.205

0,4018

2,00

2.520

0,4102

A efectos de simplificación y por ser valores muy próximos emplearemos el valor de:

X = 0,40 W /km.

7.1.3 Caída de tensión. La caída de tensión por resistencia y reactancia de una línea (despreciando la influencia de la capacidad y la perdictancia) viene dada por la fórmula:

DU = I ( R cos j + X sen j) . L

donde:

DU = Caída de la tensión compuesta, expresada en V

I = Intensidad de la línea en A

X = Reactancia por fase en × /km

R = Resistencia por fase en × /km

j = Angulo de desfase

L = Longitud de la línea en kilómetros.

teniendo en cuenta que:

donde:

P = Potencia transportada en kilovatios.

U = Tensión compuesta de la línea en kilovoltios.

la caída de tensión en tanto por ciento de la tensión compuesta es:

En el gráfico nº 1, se representa la caída de tensión, en función del momento eléctrico PL, para Cos j = 0,9 y tensiones nominales de 20 kV, 15 kV, 13,2 kV y 11 kV, cuyos valores de momento eléctrico en función de tensión nominal y caída de tensión del 5% son :

Un

kV

DU

%

PL

kW.km

20

5

24.773

15

5

13.935

13,2

5

10.791

11

5

7.494

7.1.4 Potencia a transportar. La potencia que puede transportar la línea está limitada por la intensidad máxima determinada anteriormente y por la caída de tensión, que no deberá exceder del 5%.

La máxima potencia a transportar limitada por la intensidad máxima es:

como: Imáx = 202 A

tendremos que para un factor de potencia del 0,90 la potencia máxima que puede transportar la línea en función de la tensión nominal será:

Un

kV

Pmáx

kW

20

6.298

15

4.724

13,2

4.157

11

3.464

La potencia que puede transportar la línea dependiendo de la longitud y de la caída de tensión, es:

sustituyendo los valores conocidos de U, R y X, para un Cos j = 0,90, en el gráfico núm.2 para
DU % = 5 se representa la potencia máxima a transportar P, en kW, en función de la longitud L, expresada en km.

7.1.5 Pérdidas de potencia. Las pérdidas de potencia por efecto Joule en una línea vienen dadas por la fórmula:

P = 3R . L . I2

donde:

P = Pérdida de potencia en vatios

la pérdida de potencia en tanto por ciento es:

donde cada variable se expresa en las unidades anteriormente expuestas.

Sustituyendo los valores conocidos de R y U, se tiene para un cos = 0,90:

U

kV

DP

%

20

0,0001894. PL

15

0,0003367. PL

13,2

0,0004348. PL

11

0,0006261. PL

Esta función se representa en el gráfico nº3

7.1.6 Herramienta para los cálculos eléctricos.

Como resumen de los gráficos anteriores y para obtener los valores concretos, para una determinada línea, a continuación se ha insertado la "IMAGEN 1 - Cálculos eléctricos" que consiste en una hoja de cálculo, mediante la cual podemos obtener los valores de una determinada línea; para ello proceder de la forma siguiente:

  1. Pinchar en Imagen 1ª

  2. Indicar los valores concretos de la línea en estudio, tensión en kV, potencia en kW, longitud en km.
    Una vez introducidos estos datos, la hoja calcula los valores de intensidad en amperios, caída de tensión absoluta y relativa en %, e igual con la potencia.

  3. Finalmente pinchar fuera de la imagen y se vuelve al documento.

7.2 Cálculo mecánico

Los cálculos mecánicos entre los conductores LA 56 y LARL 56, son prácticamente iguales, por ellos los referiremos al LA-56 que es el que tiene menor carga de rotura y mayor masa.

El cálculo mecánico de los conductores se realiza teniendo en cuenta las condiciones siguientes:

  1. Que el coeficiente de seguridad a la rotura, sea como mínimo igual a 3 en las condiciones atmosféricas que provoquen la máxima tensión de los conductores.

  2. Que la tensión de trabajo de los conductores a 15 ºC sin ninguna sobrecarga, no exceda del 15% de la carga de rotura EDS (tensión de cada día, Every Day Stress).

  3. Cumpliendo las condiciones anteriores se contempla una tercera, que consiste en ajustar los tenses máximos a valores inferiores y próximos a los esfuerzos nominales de apoyos normalizados.

Al establecer la condición a) se puede prescindir de la consideración de la 4ª hipótesis en el cálculo de los apoyos de alineación y de ángulo, ya que en ningún caso las líneas que se proyecten deberán tener apoyos de anclaje distanciados a más de 3 km.

Al establecer la condición b) se tiene en cuenta el tense límite dinámico del conductor bajo el punto de vista del fenómeno vibratorio eólico del mismo.

Las hipótesis de sobrecarga para el cálculo de la tensión máxima que debe considerarse, son las definidas por el R.L.A.T. en su art.27, apartado 1. Asimismo se calculan las flechas máximas en las hipótesis indicadas en el apartado 3 del mismo artículo.

El siguiente cuadro resume estas hipótesis:

Condición

Máxima tensión

ZONA - A

ZONA - B

ZONA - C

Temperatura

Sobrecarga

Temperatura

Sobrecarga

Temperatura

Sobrecarga

-5 ºC

Viento de 60 kg/m²

-15 ºC

Hielo

180√d g/m

-20 ºC

Hielo

360√d g/m

Máxima

Flecha

   

0 ºC

Hielo

180√d g/m

0 ºC

Hielo

360√d g/m

15 ºC

Viento de 60 kg/m²

15 ºC

Viento de 60 kg/m²

15 ºC

Viento de 60 kg/m²

50 ºC

Ninguna

50 ºC

Ninguna

50 ºC

Ninguna

7.2.1 Tablas de tendido. En el Anexo C, se incluyen seis tablas de tendido, correspondientes a otros tantos estados de tendidos diferentes, las cuales permitirán al proyectista elegir en cada caso el tense más adecuado.

Las tres primeras corresponden, respectivamente, a las tres distintas zonas de altitud A, B, C, definidas en el R.L.A.T. En ellas se trata de aprovechar al máximo las características de resistencia mecánica en los conductores, teniendo en cuenta las dos condiciones indicadas en el apartado anterior.

Como puede observarse en el gráfico nº 4, en la zona A (baja), la tensión mecánica viene limitada por la condición b) del apartado anterior, hasta vanos de 70 m. y por la condición a) para vanos superiores;

En las zonas B y C (media y alta montaña), la tensión mecánica viene limitada por la condición a), lo que puede comprobarse en los gráficos 5 y 6.

En el caso de las tablas correspondientes a tenses reducidos las condiciones expuestas en el apartado 7.2, se cumplen sobradamente, por ello omitimos representar los gráficos correspondientes.

En las tablas de tendido, en la primera columna de cada una de ellas se indican una serie de vanos reguladores; en las columnas siguientes, los coeficientes de seguridad resultantes y las tensiones máximas, según la hipótesis de sobrecarga reglamentaria, en función de la zona (apartado 1, art.27 R.L.A.T.); en las siguientes, las flechas máximas y mínimas según las hipótesis fijadas para cada zona en el apartado 3 del art.27 del R.L.A.T. Las dos columnas siguientes, dan los parámetros de las catenarias de máxima y mínima flecha, que deberán utilizarse para la distribución de apoyos en el perfil longitudinal, seguidamente se dan los valores de tracciones y flechas a aplicar en el cálculo de oscilación de cadenas de suspensión, bajo una sobrecarga de viento mitad a las temperatura de -5ºC, -10ºC y -15ºC, según sea para zonas A, B o C respectivamente y finalmente se da la tabla de tendido a aplicar en el tendido de la línea.

7.2.2 Determinación de la tracción de los conductores. Para la obtención de los valores de las tablas indicadas hemos partido de la ecuación de cambio de condiciones, cuya expresión es:

Siendo :

L0 = Longitud en m de conductor en un vano L, bajo unas condiciones iniciales de tracción T0, peso más sobrecarga P0 y temperatura θ0 ºC

L1 = Longitud en m de conductor en un vano L, bajo unas condiciones de tracción T1, peso más sobrecarga P1 y temperatura θ1 ºC

E = Módulo de elasticidad del conductor en daN/ mm2.

S = Sección del conductor en mm2

a = Coeficiente de dilatación lineal del conductor /ºC

7.2.3 Determinación de la flecha de los conductores. Una vez determinado el valor de T1, el valor de la flecha se obtiene por la expresión:

siendo: a1 = Parámetro de la catenaria =

7.2.4 Plantillas de replanteo. Para el dibujo de la catenaria se empleará la expresión:

siendo:

x = valor del semivano

7.2.4.1 Herramienta para plantillas de replanteo.

Es frecuente que para la distribución de apoyos sea necesario el empleo de diferentes plantillas, para ello en la "IMAGEN 2ª, se facilita la forma de calcular los diferentes valores que definen la catenaria; para ello proceder en la forma siguiente:

  1. Pinchar dos veces en Imagen 2ª.

  2. En el cuadro de la hoja que aparece pinchar en hoja 1, en la misma, y en la CELDA I5, dar el valor del parámetro de la catenaria., en las columnas B y C aparecerán los valores de los vanos y flechas, con los cuales se confecciona el gráfico.

  3. Situarse en la parte inferior de la hoja y pinchar en gráfico y volver al documento pinchando fuera del gráfico.

  4. Pinchar en ARCHIVO-IMPRIMIR-PÁGINA ACTUAL.

  5. Cuando se haya impreso la página comprobar que la escala es correcta, en caso contrario, agrandar o reducir la imagen en sentido horizontal, vertical o ambos a la vez, hasta conseguir los valores correctos, para ello se debe auxiliar de la regla existente en VER - REGLA. Esta operación, puede lograrse en dos o tres intentos.

  6. Finalmente, imprimir la página y anotar en la misma el parámetro a que corresponde, esto no se ha incluido en el gráfico, dado que reduce el área del mismo.

Imagen 2º.- Plantillas de replanteo

7.2.5 Vano de regulación. El vano ideal de regulación limitado por dos apoyos con cadenas horizontales viene dado por:

siendo:

Lr = Vano de regulación ideal en metros
L = Longitud de cada uno de los vanos de la alineación de que se trate, en metros.

NOTA: El empleo de catenaria de un parámetro determinado implica el conocer que si se emplea como flecha máxima, para vanos superiores al de regulación la flecha real siempre es menor a la que nos da la catenaria adoptada, y si se emplea como flecha mínima, para vanos inferiores al de regulación la flecha real siempre es menor a la que nos da la catenaria adoptada.

7.2.5.1 Herramienta para el cálculo del vano de regulación.

En la IMAGEN 3ª, se facilita la obtención del vano de regulación, el sistema operatorio es similar al descrito en los procesos anteriores, después de abrir la imagen, en la columna C, indicar los valores de los distintos vanos, la herramienta está diseñada para 50 vanos, normalmente no se llegará a este número y es importante que en el resto de los vanos no ocupados poner cero

8 NIVEL DE AISLAMIENTO Y FORMACIÓN DE CADENAS

Este capítulo da los niveles de aislamiento mínimo correspondientes a la tensión más elevada de la línea, 24 kV, así como los elementos que integran las cadenas de aisladores en el presente Proyecto Tipo.

Se establecen dos niveles de aislamiento, los cuales superan las prescripciones reglamentarias dadas en el art.24 del R.L.A.T. de 125 kV y 50 kV, a onda de choque y frecuencia industrial, respectivamente.

Los dos niveles de aislamiento, se determinan en función de los niveles de contaminación de la zona en la que vaya a instalarse la línea, estos niveles están definidos en la CEI 815 y son:

NIVEL II - Medio

Zonas con industrias que no produzcan humos particularmente contaminantes y con una densidad media de viviendas equipadas con calefacción.

Zonas de fuerte densidad de población o de industrias pero sometidas a lluvias limpias.

Zonas expuestas al viento del mar, pero alejadas algunos kilómetros de la costa.

NIVEL IV - Muy Fuerte

Zonas generalmente poco extensas sometidas a polvo conductor y a humos que producen depósitos particularmente espesos.

Zonas generalmente poco extensas y muy próximas a la costa, expuestas a las nieblas o a vientos muy fuertes y contaminantes provenientes del mar.

Zonas desérticas caracterizadas por largos períodos sin lluvia, expuestos a vientos fuertes que transportan arena y sal, y sometidas a una condensación regular.

NOTA: En el caso concreto de zonas con nivel de contaminación muy fuerte, dadas las características de los conductores adoptados, es de aplicación el nivel indicado en los puntos en 1er y 3er lugar, y no en el segundo, en los que el conductor deberá ser de cobre.

8.1 Niveles de aislamiento, para zonas de nivel de polución medio (II)

Si se emplean aisladores de vidrio de tipo caperuza y vástago según norma NI 48.10.01, se utilizarán, por cadena, dos aisladores del tipo U 70 BS y cuyas características son:

Aislador tipo U 70 BS

En cadenas con dos elementos, las características de la mismas son :

Si se emplea aislamiento de composite según norma NI 48.08.01, las cadenas estarán formadas por un aislador cuyas características son :

Aislador tipo U 70 YB 20

8.2 Niveles de aislamiento, para zonas de nivel de polución muy fuerte (IV)

Si se emplean aisladores de vidrio de tipo caperuza y vástago según norma NI 48.10.01 se utilizarán, por cadena, dos aisladores del tipo U 100 BLP cuyas características son:

Aislador tipo U 100 BLP

En cadenas con dos elementos, las características de las mismas son:

Si se emplea aislamiento de composite según norma NI 48.08.01, las cadenas estarán formadas por un aislador cuyas características son :

Aislador tipo U 70 YB 20 P

8.3 Formación de cadenas

De acuerdo con el MT 2.23.15 en las figuras 1 a 12 se indican la formación de cadenas.

Nivel de polución medio (II)

Figura 1

Suspensión normal

Marca

Denominación

1

Horquilla bola HBV 16/16

2

Aislador U70BS

3

Alojamiento de rótula R16/17

4

Grapa de suspensión GS-1

Suspensión reforzada

Marca

Denominación

4

Grapa de suspensión GS-2

5

Varillas de protección VPP-56

Figura 2

Amarre

Marca

Denominación

1

Horquilla bola HBV 16/16

2

Aislador U70BS

3

Alojamiento de rótula protec.R16/17P

4

Grapa de amarre GA-1

Figura 3

Suspensión normal

Marca

Denominación

1

Aislador composite U70 YB 20

2

Alojamiento de rótula R16/17

3

Grapa de suspensión GS-1

Suspensión reforzada

Marca

Denominación

3

Grapa de suspensión GS-2

4

Varillas de protección VPP-56

Figura 4

Amarre

Marca

Denominación

1

Aislador composite U70 YB 20

2

Alojamiento de rótula protec. R16/17P

3

Grapa de amarre GA-1

Nivel de polución muy fuerte (IV)

Figura 5

Suspensión normal

Marca

Denominación

1

Horquilla bola HBV 16/16

2

Aislador U100BLP

3

Alojamiento de rótula R16/17

4

Grapa de suspensión GS-1-I

Suspensión reforzada

Marca

Denominación

4

Grapa de suspensión GS-2-I

5

Varillas de protección VPP-56

Figura 6

Amarre

Marca

Denominación

1

Horquilla bola HBV 16/16

2

Aislador U100BLP

3

Alojamiento de rótula protec.R16/17P

4

Grapa de amarre GA-1-I

Figura 7

Suspensión normal

Marca

Denominación

1

Aislador composite U70 YB 20 P

2

Alojamiento de rótula R16/17

3

Grapa de suspensión GS-1-I

Suspensión reforzada

Marca

Denominación

3

Grapa de suspensión GS-2-I

4

Varillas de protección VPP-56

Figura 8

Amarre

Marca

Denominación

1

Aislador composite U70 YB 20 P

2

Alojamiento de rótula protec. R16/17P

3

Grapa de amarre GA-1-I

9 DISTANCIAS DE SEGURIDAD

De acuerdo con el R.L.A.T., las separaciones entre conductores, entre éstos y los apoyos, así como las distancias respecto al terreno y obstáculos a tener en cuenta en este proyecto, son las que se indican en los apartados siguientes.

9.1 Distancia de los conductores al terreno

De acuerdo con el art.25, apartado 1 del R.L.A.T., la mínima distancia de los conductores en su posición de máxima flecha, a cualquier punto del terreno, es:

con un mínimo de 6 m.

9.2 Vanos máximos por separación entre conductores

De acuerdo con el art. 25, apartado 2 de R.L.A.T, la separación mínima entre conductores viene dada por la fórmula:

en la cual:

D = Separación entre conductores en metros

K = Coeficiente que depende de la oscilación de los conductores con el viento, según tabla.

F = Flecha máxima en metros

L = Longitud en metros de la cadena de suspensión

U = Tensión nominal de la línea en kV

 

La expresión de la flecha máxima, despejada de la fórmula anterior, es:

tensión nominal, U = 20kV

Para el conductor de este Proyecto Tipo, el coeficiente K = 0,65.

La longitud en metros de las cadenas de suspensión son variables y dependen de la formación de las mismas. En el cuadro siguiente, indicamos las longitudes aproximadas de cada una de ellas.

Longitudes de las cadenas en suspensión

Nivel

de

contaminación

Aislamiento

Vidrio

Composite

Suspensión normal

mm

Suspensión protegida

mm

Suspensión normal

mm

Suspensión protegida

mm

II y IV

430

460

475

490

A efecto del presente proyecto y dado que las longitudes indicadas son aproximadas tomaremos valores de L=500 mm, lo cual nos sitúa siempre por el lado de la seguridad, en lo que se refiere al vano máximo por separación de conductores.

De acuerdo con las características dimensionales de las crucetas a emplear en este Proyecto Tipo, las separaciones entre los puntos de sustentación de los conductores, son de 1,50 m, 1,75 m y 2 m respectivamente y por tanto aplicando valores en la expresión anterior la flecha máxima podrá ser de :

D, m

1,50

1,75

2,00

U, en kV

20,00

20,00

20,00

F máx., m

3,92

5,69

7,75

En cuanto a apoyos para puntos firmes, la distancia entre conductores que proporcionan las crucetas son de 1,50 y 2 m, en apoyos de ángulo, este valor es afectado por el valor del mismo, y la distancia entre conductores pasa a ser: D' = D. cosα/2, (siendo α, el valor del ángulo).

Dando valores a α, tendremos:

D

m

a

o

D'

m

F máx

m

D

m

a

o

D'

m

F máx

m

 

0

1,500

4,421

 

0

2,000

8,247

 

10

1,494

4,384

 

10

1,992

8,180

 

20

1,477

4,275

 

20

1,970

7,981

 

30

1,449

4,096

 

30

1,932

7,656

1,50

40

1,410

3,855

2,00

40

1,879

7,216

 

50

1,359

3,558

 

50

1,813

6,675

 

60

1,299

3,216

 

60

1,732

6,049

 

70

1,229

2,840

 

70

1,638

5,361

 

80

1,149

2,442

 

80

1,532

4,631

 

90

1,061

2,035

 

90

1,414

3,883

Conocido el valor de Fmáx, T y P, para obtener el valor de Lmáx, será igual a aquel que haga 0, la ecuación:

 

Esta fórmula da lugar a familias de valores según sea el vano de regulación y, en los apoyos de ángulo según sea el valor de éste.

La aplicación de la fórmula puede resultar complicada por ello puede emplearse la expresión aproximada de:

Siendo:

Lmáx = Vano máximo posible (m)

T = Tense correspondiente al vano de regulación en la condición de máxima flecha (daN).

Fmáx = Las flechas máximas indicadas anteriormente (m)

P = Peso del conductor con la sobrecarga correspondiente a la condición seleccionada para T(daN/m)

9.3 Distancia mínima entre los conductores y sus accesorios en tensión y el apoyo.

De acuerdo con el art.25, apartado 2 del R.L.A.T., esta distancia no será inferior a :

con un mínimo de 0,20 m.

En el presente Proyecto Tipo, con cadena suspendida y cruceta bóveda de las dimensiones señaladas en el plano nº 1, el ángulo máximo de desviación para respetar esa distancia mínima, es de 74º, tanto en seguridad normal como reforzada.

9.4 Prescripciones especiales

Para aquellas situaciones especiales, como cruzamientos y paralelismo con otras líneas, con vías de comunicación, o con ríos o canales navegables o flotables, conducciones de gas, pasos sobre bosques o sobre zonas urbanas y proximidades a edificios y aeropuertos, deberán seguirse las prescripciones indicadas en el Capítulo VII del R.L.A.T. y normas establecidas en cada caso por los organismos afectados u otra norma oficial al respecto.

10 UTILIZACIÓN DE APOYOS

En este capítulo se definen los diferentes tipos de apoyos a utilizar en el diseño de las líneas a que se refiere el presente Proyecto Tipo.

10.1 Clasificación de los apoyos

De acuerdo con el aptdo. 1 del art.12 del R.L.A.T., los apoyos se clasifican según su función en:

Estos últimos los define el R.L.A.T. como "aquellos que tienen una función diferente a las definidas para los anteriores"; ya que las situaciones en que resultan necesarios son poco frecuentes y dado el carácter de Proyecto Tipo del presente documento, prescindimos de su consideración, debiendo justificarse en cada proyecto concreto de la línea en que hayan de utilizarse.

10.2 Características resistentes y dimensiones.

En el MT 2.23.45, se determina el método de cálculo de las ecuaciones resistentes de los apoyos en función de la disposición de los armados.

Los apoyos de alineación serán bien de hormigón armado vibrado de acuerdo con la norma NI 52.04.01, o bien apoyos de chapa metálica para líneas eléctricas aéreas de BT y AT, según la norma NI 52.10.10.

En general los apoyos para ángulo, anclaje y fin de línea, serán de perfiles metálicos según la norma NI 52.10.01.

10.2.1 Apoyos de alineación. En todos estos apoyos, en general se utilizará la cruceta tipo bóveda, cuya representación se indica en el plano nº1.

La separación entre conductores con éstas crucetas son de 1,75 ó 2 m y permiten una oscilación de cadenas no inferior a 74º. La resultante de los esfuerzos transmitidos por los conductores vendrá aplicada a una altura de 0,93 m sobre la cogolla del poste cuando la disposición sea la prevista en los planos: No obstante en previsión de posibles montajes con cadenas horizontales para evitar volteo de cadenas, adoptaremos el valor de 1,30 m, que nos sitúa del lado de la seguridad sin penalizar sensiblemente la utilización de los postes. Ateniéndonos a lo anterior, el coeficiente K de reducción del esfuerzo nominal de los postes será:

K = 5,4/(1,30+5,25) = 0,824

Las características resistentes de los apoyos de hormigón con cruceta bóveda, serán:

Tipo

de

Apoyo

Esfuerzos nominales, en daN

Esfuerzos admisibles con cruceta bóveda, daN

Principal

Secundario

Principal

Secundario

HV 400

400

250

330

206

HV 630

630

360

519

297

HV 800

800

400

660

330

En caso de emplear en la línea apoyos de chapa metálica, los valores aplicar, teniendo en cuenta que el valor de K es :

Tipo

de

Apoyo

Esfuerzos nominales, en daN

Esfuerzos admisibles con cruceta bóveda, daN

Principal

Secundario

Vertical

Principal

Secundario

Vertical

CH 400

400

250

450

312

195

450

CH 630

630

360

540

491

281

540

CH 800

800

400

800

624

312

800

Este tipo de apoyos responden a la ecuación general de V + 5H < Cte., aplicando la misma a los apoyos del cuadro anterior tendremos:

Tipo

de

Apoyo

Ecuación resistente

Ecuación resistente, con cruceta bóveda

V + 5.H<

V+K.5.H<

CH 400

2450

2009,32

CH 630

3690

2995,93

CH 800

4800

3918,64

Siendo:

V = Suma de cargas verticales que actúan sobre el apoyo, excepto cruceta y aislamiento, en daN.

H = Suma de cargas horizontales que actúan sobre el apoyo, excepto viento sobre cruceta, aislamiento, en daN.

10.2.1.1 Hipótesis de cálculo

1ª hipótesis (viento)

El esfuerzo que deberá soportar el apoyo en el sentido transversal a la línea será:

Las cargas verticales permanentes que simultáneamente deberá soportar el apoyo serán:

El peso de los conductores con la sobrecarga, es igual a:

(daN)

El esfuerzo vertical debido a desniveles será:

Fdv = n . Tv . N (daN)

2ª Hipótesis (hielo)

Esta hipótesis solo se considerará en zonas B y C.

No se producen en esta hipótesis esfuerzos transversales a la línea. Las cargas permanentes que deberá soportar el apoyo serán:

El peso de los conductores con manguito de hielo es igual a :

en Zona B (daN)

en Zona C (daN)

El esfuerzo vertical debido a desniveles será en este caso:

Fdh = n . Th . N (daN)

3ª Hipótesis (desequilibrio de tracciones)

Según el apartado 1 del art. 18 del R.L.A.T.:

"Se considerará un esfuerzo longitudinal equivalente al 8 por 100 de las tracciones unilaterales de todos los conductores y cables de tierra. Este esfuerzo se considerará distribuido en el eje del apoyo a la altura de los puntos de fijación de los conductores y cables de tierra. En el caso de realizarse el estudio analítico completo de los posibles desequilibrios de las tensiones de los conductores, podrá sustituirse el anterior valor por los valores resultantes del análisis".

En nuestro caso, para una tracción máxima de 530 daN, el esfuerzo longitudinal a soportar por los apoyos será:

FL = 0,08 . n. Tm = 127,2 (daN)

En las expresiones anteriores y siguientes:

FL = Esfuerzo longitudinal, en daN

Ft = Esfuerzo transversal, en daN

Fdh = Esfuerzo vertical en hipótesis 2ª, en daN

Fdv = Esfuerzo vertical en hipótesis 1ª, en daN

Psh = Peso de los conductores más sobrecarga de hielo, en daN/m

Psv = Peso de los conductores más sobrecarga de viento, en daN/m

Pu = Peso de los conductores, en daN/m

Pv = Presión del viento en daN/m² = 60.0'981 = 58,86

PvCru = Presión del viento sobre crucetas en daN/m². superficie expuesta, en m2 = 100.0'981.Scruc.@ 18 daN para crucetas de bóveda alineación; 91 daN para crucetas de ángulo y anclaje ó 10 daN para crucetas rectas.

PvAis = Presión del viento sobre aislamiento en daN/m². superficie cadena de aisladores = 70.0'981.Saisl @ 1 daN/aislador.

n = Número de conductores

d = Diámetro de los conductores, en m.

L = Vano, en m.

N = Desnivel

Th = Tracción con sobrecarga de hielo, en daN

Tv = Tracción con sobrecarga de viento, en daN

Tm = Tracción máxima, en daN

10.2.2 Apoyos para puntos firmes. Para ángulos, anclajes y finales de línea se utilizarán apoyos de perfiles metálicos cuyas ecuaciones resistentes se desarrollan en el MT 2.23.45 las cuales se indican en el cuadro siguiente:

Ecuación resistente apoyos según NI 52.10.01

Apoyo

Tipo

Valores especificados

Valores límite

Ecuación

Resistente

En (daN)

V (daN)

KA

H (daN)

C- 500

500

600

3100

500

V + 5.H = 3100

C-1000

1000

600

5600

1000

V + 5.H = 5600

C-2000

2000

600

10600

2000

V + 5.H = 10600

C-3000

3000

800

15800

3000

V + 5.H = 15800

C-4500

4500

800

23300

4500

V + 5.H = 23300

C-7000

7000

1200

36200

7000

V + 5.H = 36200

C-9000

9000

1200

46200

9000

V + 5.H = 46200

Siendo:

V = Suma de cargas verticales que actúan sobre el apoyo, excepto cruceta y aislamiento, en daN.

H = Suma de cargas horizontales que actúan sobre el apoyo, excepto viento sobre cruceta, aislamiento, en daN.

10.2.2.1 Apoyos de ángulo. Hipótesis de cálculo

Hipótesis 1ª - (viento)

El esfuerzo nominal que deberá soportar el apoyo en el sentido transversal a la línea será

producido por la tensión de los conductores en hipótesis de viento, más la debida a la presión del viento sobre los mismos.

Las cargas permanentes serán las mismas que las de los apoyos, de alineación en esta hipótesis.

Hipótesis 2ª - (hielo)

Esta hipótesis solo se considerará en las zonas B y C.

El esfuerzo útil que deberá soportar el apoyo en el sentido transversal de la línea será:

Las cargas permanentes serán las mismas que las de los apoyos de alineación en esta hipótesis.

Hipótesis 3ª - (desequilibrio de tracciones)

Lo mismo que para los apoyos de alineación.

10.2.2.2 Apoyos de anclaje. Hipótesis de cálculo.

Los esfuerzos que se producirán en estos apoyos en las hipótesis 1ª y 2ª son los mismos que los de los apoyos de alineación, o en los de ángulo, según el apoyo se instale en alineación o ángulo.

El apoyo mínimo que cumple las condiciones de anclaje para tense límite estático dinámico, según se justifica a continuación es el C-1000

Hipótesis 3ª - (desequilibrio de tracciones).

Según el art. 18 apdo. 2 del RLAT se considerará un esfuerzo equivalente al 50 por 100 de las tracciones unilaterales de los conductores en las condiciones de máxima tensión. El valor de esta solicitación es:

FL = 0,50 . n. Tm = 795 (daN)

Valor inferior al esfuerzo nominal del apoyo mínimo previsto, que es de 1000 daN.

Hipótesis 4ª - (rotura de conductores).

Se considerará en ésta hipótesis la rotura del conductor de la línea que produzca la solicitación más desfavorable en las condiciones de tensión máxima.

Dicho conductor será el más alejado del eje del apoyo, y se comprobará que el mismo sea soportado por el apoyo al hacer su elección. El valor de esta solicitación con cruceta de 1,5 m, será:

Mt = 1,5 . Tm = 795 (daN.m)

Valor inferior al esfuerzo de torsión que admite el apoyo mínimo previsto, que es el C-1000, el cual admite un esfuerzo de torsión de 700 daN aplicados a 1,50 m. del eje del apoyos, equivalente a 1.050 daN.m

10.2.2.3 Apoyos de fin de línea. Hipótesis de cálculo.

Las cargas permanentes serán las ya indicadas en apartados anteriores referentes a los pesos de todos los elementos y del conductor con la sobrecarga correspondiente.

Hipótesis 1ª - (viento)

El esfuerzo que deberá soportar el apoyo será el mismo que el de los apoyos de alineación, y además el esfuerzo longitudinal (desequilibrio) equivalente al 100 por 100 de las tracciones unilaterales de todos los conductores en condiciones de viento reglamentario, cuyo valor es:

FL = n . Tm = 1590 (daN)

Valor inferior al esfuerzo nominal del apoyo mínimo previsto, que es de 2000 daN.

Hipótesis 2ª - (hielo).

Igual que la hipótesis anterior salvo que las tracciones a considerar serán las correspondientes a la hipótesis de hielo según zona B o C.

Hipótesis 4ª - (rotura de conductores)

Igual que lo dicho para los apoyos de anclaje.

10.3 Crucetas

En apoyos de ángulo y anclaje podrán emplearse crucetas bóveda de ángulo y anclaje según NI 52.31.03, o bien crucetas rectas según NI 52.31.02. En los apoyos de alineación, preferentemente se emplearán crucetas bóveda de alineación según NI 52.30.22 y en apoyos de fin de línea preferentemente se emplearán crucetas rectas.

Las crucetas además de cumplir la misión de dar la separación adecuada a los conductores, deben soportar las cargas verticales que los mismos transmiten, cuyo valor es:

El valor de la carga vertical se determina por la expresión:

Siendo N; el valor del desnivel, el cual se calcula:

L = = Vano de viento

N = tg 1 + tg 2 = Desnivel

en donde :

tg 1 =

tg 2 =

siendo:

h0, h1, y h2 las altitudes del punto de sujeción de los conductores en el apoyo problema, y los dos contiguos, sobre un plano de comparación.

En cuanto a la tensión mecánica de los conductores, los valores a tener en cuenta serán los de la tensión T, que según la hipótesis, será la de viento o la de hielo o la de desequilibrio de tracciones.

10.4 Otros montajes

En el Anexo D y en el MT 2.23.17 se describen diversos armados de utilización frecuente en líneas del tipo que se contempla en el presente Proyecto Tipo.

10.5 Cimentaciones.

En el MT 2.23.30, se desarrolla el cálculo y tablas para los apoyos que se contemplan en el presente documento., cuyos resultados se recogen en el Anexo E

10.6 Tomas de tierra

Las puestas a tierra se realizarán teniendo presente lo que al respecto se especifica en los artículos 12.6 y 26 del RLAT y lo descrito en el MT 2.23.31

En el Anexo E se dan las configuraciones de tomas de tierra recomendadas.

10.7 Inclinación de cadenas

En los apoyos con aislamiento suspendido, es conveniente comprobar las posibles desviaciones que sufren las cadenas por efecto del viento y del ángulo de desviación de la traza, que puede sobrepasar en algunos casos la situación límite de la distancia a masa reglamentaria y que debe verificarse con viento de presión mitad, tal como establece el art. 25 del R.L.A.T. para las cadenas de suspensión.

La ecuación de la inclinación de cadenas resulta:

donde:

v = Empuje viento daN/m

L = Semisuma del vano =

T = Tensión mecánica en daN.

p = Peso unitario conductor en daN/m.

N = Desnivel

α= Ángulo de desviación de la traza

ß= Ángulo límite según el caso.

10.8 Herramientas para el cálculo de apoyos y crucetas

10.8.1 Apoyos de alineación y ángulo. En la imagen 4ª, se determina el cálculo de los esfuerzos según las diferentes hipótesis reglamentarias que deben soportar los apoyos; para ello operara en la forma siguiente:

  1. Pinchar dos veces en la imagen 4ª

  2. En la fila 7 columna F, indicar con 1, si el apoyo en estudio esta en zona A; 2 si esta en zona B ó 3 si esta en zona C. En las columnas G, F ó H; nos confirma la zona que hemos prefijado, a su vez en la fila 7 columnas E y H, nos dan los valores de las tracciones del conductor en hipótesis de hielo y viento respectivamente, en zona A Th pondrá 0.

  3. En las filas C y F, indicar los valores de los vanos y desniveles y en la fila I para apoyos de ángulo, indicar el valor del ángulo de desviación de la traza en grados sexagesimales.
    Nota: En el caso de disponer el valor del ángulo en grados centesimales, multiplicar por 0,9 y tendremos el valor del ángulo en grados sexagesimales.
    Ejemplo. Tenemos que el ángulo de desviación de la traza en grados centesimales es de 23g, 50 m, 26 seg, su valor en grado expresados en forma decimal será:
                         23+50/100+26/10.000 = 23,5026
    El valor en grados sexagesimales será igual a 23,5026 x 0,9 = 21,15234º <>21º 9' 8,42'', en las filas 45 a 51 B, c .., indicando los valores equivalentes, en este supuesto y una vez dados los valores del ángulo centesimal, en la celda 51-E, tendremos el valor buscado

  4. En las fila 16 columna I, indicar el tipo de apoyo que se va a emplear, Hormigón 1, chapa 2 ó celosía 3.

  5. En las fila 18 columna H, indicar el tipo de armado que se va a emplear, 1.- Cruceta bóveda, 2.- Cruceta recta ó 3 Cruceta recta en triángulo; en el caso de emplear armado tipo triángulo es imprescindible, indicar la altura libre del apoyo (21-E) y la distancia que desde la parte superior del apoyo en la que se instala la cruceta (22-E). Al indicar la altura libre del apoyo darla siempre por exceso, o sea que si estimamos que el apoyo una vez instalado tenga 12,5 m libres, poner 13 o mejor 14 ó 15.
    En la celda 22-H, nos aparece el valor del coeficiente de minoración o mayoración de las cargas en función del armado elegido.

  6. Finalmente indicar en la celda 27-H, si el apoyo está situado en zona de seguridad normal (1) o en zona de seguridad reforzada (1,25)
    En las filas 28 a 38 nos aparecen los valores de las solicitaciones y el apoyo adecuado que reglamentariamente y de acuerdo con la selección hecha anteriormente cumple.
    En la celda 40-G; nos aparece el valor de la carga vertical que por fase debe soportar la cruceta.