Requisitos Sismicas para Instalaciones Electricas de Alta Tension PDF
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TUTORIAL
Santiago, 03 de diciembre de 2018
“REQUISITOS SÍSMICOS PARA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN”
Poner a disposición del sector eléctrico el Documento Técnico elaborado por el Grupo de Trabajo
Especial de CIGRE Chile: “Recomendación de Requisitos Sísmicos para Instalaciones
Eléctricas de Alta Tensión”
Dar a conocer los principales temas incorporados en el documento con la finalidad de facilitar la
compresión del mismo por parte de los profesionales que toman las decisiones conceptuales de
este tipo de Instalaciones como de los profesionales que realizan y/o revisan el diseño sísmico de
los distintos elementos de este tipo de Instalaciones.
El presente Tutorial está orientado a los distintos profesionales relacionados con el tema sísmico y la
toma de decisiones en proyectos, suministro y construcción de líneas y subestaciones que conforman
las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión, tales como:
• Proveedores
• Profesionales responsables del Diseño y de la Revisión
• Profesionales responsables de la Construcción
• Dueños y/o Responsables de las Instalaciones
• Autoridades del Sector
Actualizar los requisitos sísmicos conocidos en base a la experiencia nacional y al análisis de normas y
recomendaciones de diseño internacionales reconocidas.
Minimizar las interpretaciones a los requisitos sísmicos, tanto por parte de ingeniería nacional como de
ingeniería extranjera.
Definir los requisitos sísmicos para todos los elementos que conforman este tipo de instalaciones.
Unificar en un solo documento los requisitos sísmicos que deben cumplir en Chile los distintos elementos que
conforman este tipo de instalaciones (equipos eléctricos, estructuras y obras civiles), haciéndolos coherentes y
armónicos entre sí.
Se propone que sea el documento base para la Norma Sísmica de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión
de Chile (CIGRE Chile presentó oficialmente este documento a la CNE como Propuesta de Norma Sísmica
para que sea considerado en el Plan Normativo del año 2019, correspondiente al proceso de emisión de
normas del sector eléctrico)
FILOSOFÍA DE DISEÑO
Los requisitos que se definen están relacionados no solo con la resistencia a las solicitaciones
sísmicas y no sísmicas a las que estarán sometidos los distintos elementos que conforman las
Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión, sino que también a las condiciones de disponibilidad de
operación que deberán tener este tipo de instalaciones, situación que lleva a la necesidad de imponer
requisitos de comportamiento sísmico que tienden a ser más exigentes que los aplicables a otras
instalaciones industriales.
Definir los requisitos que deben cumplir los equipos eléctricos, las estructuras, las fundaciones y
las obras civiles correspondientes a las líneas y subestaciones eléctricas que conforman las
Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión, incluyendo a las subestaciones eléctricas elevadoras de
las centrales de generación, para ser considerados aceptables para ser instalados en Chile
debido a su condición sísmica.
Debe ser considerado por los Proveedores, los Diseñadores, los Revisores, los Contratistas y los
Dueños o Responsables de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión en los procesos de diseño
y construcción de dichas instalaciones.
Los equipos eléctricos señalados explícitamente en el Anexo N°1 y otros equipos cuyo
comportamiento sísmico pueda considerarse como asimilable a alguno de los equipos señalados
en dicho anexo.
Las estructuras y obras civiles señaladas explícitamente en el Capítulo 3 y todas aquellas cuyo
comportamiento sísmico pueda considerarse como asimilable a alguna de las señaladas en dicho
capítulo.
1. Introducción
3. Rompiendo “tradiciones”
5. Espectro de Diseño
7. Factor de Amplificación Kh y Kv
La elaboración de este documento fue desarrollado por un Comité Técnico Especial convocado por
CIGRE Chile, el cual estuvo conformado por diversos profesionales del sector, pertenecientes a
empresas del área eléctrica, universidades y empresas consultoras de ingeniería, con un total de 15
integrantes permanentes, quienes desarrollaron los distintos análisis y prepararon los documentos de
trabajo que dieron origen a la presente Recomendación, y 24 integrantes con participación parcial,
quienes asistieron a algunas de las reuniones de trabajo y que tuvieron a su disposición, para sus
comentarios y observaciones, los documentos de trabajo elaborados durante el proceso.
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
Sub Comité Equipos, liderado por Hernán Casar: orientado al desarrollo de las secciones
relacionadas con el diseño sísmico de equipos eléctricos.
Sub Comité Civil Estructural, liderado por Marcela Aravena: orientado al desarrollo de las
secciones relacionadas con las estructuras, fundaciones y en general todas las otras obras civiles
que forman parte de este tipo de instalaciones.
Sesiones del Comité Ampliado para el desarrollo de los requisitos sísmicos comunes y para la
revisión y coordinación final de los distintos capítulos y anexos.
75 reuniones de trabajo entre Octubre 2016 y comienzo de junio de 2018 más trabajo paralelo de
los 15 integrantes permanentes, con un total aproximado de 3.300 HH.
CIGRE Chile 2012 Lecciones y recomendaciones para el sector eléctrico derivadas del terremoto del 27 de Febrero del 2010 en Chile.
ETG A.020 2008 Transelec. Especificaciones Técnicas Generales. Especificaciones de Diseño Sísmico de Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión.
ETG A.021 2005 Transelec. Especificaciones Técnicas Generales. Diseño Sísmico de estructuras de subestaciones.
IEEE 693 2005 Recommended Practice for Seismic Design of Substations y Borrador 17 para actualización (Borrador aprobado por el grupo de
2018 trabajo de la IEEE).
ETG I.1.020 1997 Ingendesa. Especificaciones Técnicas Generales. Requisitos de Diseño Sísmico para Equipo Eléctrico. Versión Resumida.
“RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS
SÍSMICOS PARA INSTALACIONES
ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN”
1. Calificación sísmica v/s diseño sísmico v/s verificación del cumplimiento de los requisitos
sísmicos
• Lenguaje tradicional ha utilizado “calificación sísmica” para referirse a “diseño sísmico” y también para
referirse a “verificación del cumplimiento de los requisitos sísmicos”, siendo los tres términos diferentes
entre sí.
• Calificación corresponde en general al acto de calificar, mediante un proceso riguroso y definido, que
algo cumple ciertos requisitos predefinidos. Como resultado de la calificación debiera haber un
Certificado de Calificación y los documentos que respalda el proceso realizado.
• El documento “Requisitos Sísmicos…” solo utiliza los términos “diseño sísmico” y “verificación del
cumplimiento de los requisitos sísmicos”. No es una metodología de calificación.
• En general, para las estructuras, fundaciones y otras obras civiles, corresponde la aplicación del término
“diseño sísmico” debido a que estos elemento se diseñan para resistir, entre otros, las solicitaciones
sísmicas.
1. Calificación sísmica v/s diseño sísmico v/s verificación del cumplimiento de los requisitos
sísmicos (continuación)
2. Para el tema sísmico, basta decir que los equipos deben cumplir con la NTSyCS y el resto
es problema de los civiles
• El tema sísmico es una realidad a nivel país y debe ser entendido como tal por quienes toman las
decisiones de los proyectos, independiente de su profesión.
• Definiciones básicas en proyectos de subestaciones a veces son equivocadas por no considerar el tema
sísmico desde su origen: especificaciones de compra de equipos para que cumplan la ETG 1.020
(Ao=0,5g) y luego los instalan en altura (Ao >>> 0,5g); disposición de equipos compactas que no dejan
espacio para las holguras necesarias que requieren los chicotes de conexión para que permitan a los
equipos moverse libremente durante el sismo; disposición de equipos compactas que no dejan espacio
para las dimensiones que requieren las fundaciones; etc.
• El diseño sísmico de la instalación requiere de que el diseño de todos sus elementos esté debidamente
integrado entre sí de manera coordinada y oportuna.
2. Para el tema sísmico, basta decir que los equipos deben cumplir con la NTSyCS y el resto
es problema de los civiles (continuación)
• Documento de CIGRE define los requisitos sísmicos de todos los elementos que conforman las
Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión, evitando duplicidades e inconsistencias entre “criterios sísmicos
eléctricos “ y “criterios sísmico civiles”, y define responsabilidades de los distintos actores.
• Documento de CIGRE incorpora conceptos que son propios del diseño sísmico, pero que hasta ahora
no han sido explícitos para los equipos eléctricos y por ende no son conocidos por los profesionales
eléctricos.
• Nuestra recomendación como CIGRE es que mientras no exista una Norma Sísmica Oficial para el ST,
el presente documento sirva como guía de diseño sísmico para los proyectos en desarrollo.
• Se incorpora Nuevo Espectro de Diseño para que sea válido hasta suelos Tipo D, situación que afecta a
equipos de baja frecuencia como son equipos con aislación eléctrica de material polimérico.
• Para proyectos que se ubiquen en suelos de menor calidad que Tipo D, el documento “Requisitos
Sísmicos…” señala que es el Dueño el que deberá definir el Espectro de Diseño.
• Importancia de que el Informe de Mecánica de Suelos incluya la clasificación sísmica del suelo no solo
para el diseño de las obras civiles (situación actual), sino que también para la validación del uso del
Espectro de Diseño (situación nueva).
5. Los equipos de las subestaciones eléctricas o son equipos rígidos o son equipos flexibles
• Equipos rígidos son aquellos que tienen una frecuencia fundamental mayor a 30 Hz.
• Los Transformador de Poder y los Reactores de Poder, así como otros similares, no tienen frecuencia
fundamental mayor a 30 Hz, por lo que no son equipos rígidos.
• Los Transformadores de Poder, Reactores de Poder, Equipos GIS, Bancos de Condensadores, entre
otros, son equipos que tienen partes rígidas y partes flexibles, ¿son entonces equipos flexibles?
6. El “Factor Estructura” K=1,5 de la ETG 1.020 para el diseño del equipo permite “liberar”
exigencias de rigidez a la estructura de soporte
• K=1,5 de la ETG 1.020 no tiene asociado un valor conocido de rigidez mínimo para la estructura de
soporte; este valor de 1,5 es insuficiente si la frecuencia propia de la estructura de soporte es cercana a
la del equipo (sistema “equipo + estructura de soporte” en resonancia falla del equipo debido a la
estructura de soporte).
• Documento CIGRE elimina el “factor estructura” en el diseño de los equipos eléctricos y se exige a
todas las estructuras de soporte cumplir los requisitos de rigidez señalados en el documento
“Requisitos Sísmicos…” (cláusulas 3.5.3 y 3.5.4)
• Estructuras que no cumplan los requisitos de rigidez señalados deberán ser probadas en mesa
vibratoria junto con el equipo al cual soportan.
• Estructuras probadas en mesa vibratoria junto con su equipo pero no diseñadas considerando la masa
de la fundación, deben considerar una factor de amplificación “Kh” a la solicitación sísmica horizontal
para el diseño del sistema de anclaje a la fundación (en general la placa base y el perno de anclaje)
7. Se “debe prohibir colocar equipos en altura” (muro cortafuegos, vigas de marcos de línea,
otras estructuras altas)
• Prohibición es una limitación para el crecimiento de las instalaciones existentes.
• Se incorporan requisitos de diseño para equipos en esta situación, los que entre otros señala que el
equipo debe ser diseñado para la Aceleración Basal amplificada que tendrá por estar en altura (Ao >>>
0,5g)
• Se incorpora la solicitación sísmica como solicitación de diseño para la estructura alta donde se instala
el equipo.
8. Las estructuras que son soporte de equipos deben diseñarse “con holgura” para así
poder instalar cualquier equipo después
9. Si cambio el equipo por uno que es más liviano, la estructura y fundación existente no
tienen problemas y no es necesario revisarlas
• La estructura y fundación se diseñan para resistir las solicitaciones y para que el comportamiento
sísmico del sistema “equipo + estructura + fundación” sea consistente con el comportamiento sísmico
propio del equipo al cual soportan.
• Una estructura de soporte ”con holgura” solo resuelve el tema de la resistencia de solicitaciones. No
necesariamente resuelve el tema del comportamiento sísmico, pudiendo ser incluso perjudicial para el
equipo en algunos casos.
• Peso menor del equipo no es sinónimo de mismo comportamiento del sistema “nuevo equipo +
estructura existente + fundación existente”.
• Cuando se cambia un equipo, se debe revisar que la estructura y fundación existentes sigan siendo
adecuadas para el nuevo equipo: no solo por solicitación sino que también por comportamiento sísmico.
• El valor del Factor de Modificación de la Respuesta “R” depende de que el tipo de material y la
estructuración permitan liberar energía por deformación. En algunos casos “R” es menor a 3.
• El valor del Factor “R” también depende de si se acepta o no como criterio de diseño que la estructura
se deforme para liberar energía. De no aceptarse deformación, “R” debe ser 1.
• ¿Qué se hace con la deformaciones propias de la fundación debido a las ondas sísmicas de corte
considerando las dimensiones de la fundación?
• ¿Qué se hace con las deformaciones propias de la fundación debido a suelos de apoyo diferentes?
(ejemplo son los fosos bajo la losa GIS).
• Documento “Requisitos Sísmicos…” señala que el diseño de las fundaciones de los equipos GIS
debe hacerse de manera coordinada y en un proceso interactivo con el diseñador del equipo, teniendo
que incorporarse absorbedores de desplazamientos en el equipo cuando sea necesario. La
responsabilidad de esta coordinación es del Dueño de la Instalación.
12. El Informe de Mecánica de Suelos es para determinar los parámetros de resistencia del
suelo para el diseño de fundaciones y basta con hacer algunas calicatas
• Las calicatas determinan parámetros para el diseño de fundaciones tipo losa + vástago o concretadas
contra terreno. Si las fundaciones son de otro tipo, como por ejemplo pilotes, micropilotes o pilas, la
información de las calicatas es insuficiente y se requiere de sondajes y otros estudios que deben ser
determinados por el Ingeniero Geotécnico.
• La definición de los parámetros para el diseño de fundaciones es una parte del Informe de Mecánica de
Suelos, no es el Informe de Mecánica de Suelos.
• El Informe de Mecánica de Suelos debe incluir los análisis de riesgos del proyecto (subestaciones y
líneas): geológicos, crecidas de agua, avalanchas, rodados, etc.
• El Informe de Mecánica de Suelos debe incluir la identificación sísmica del suelo para: validar la
utilización del Espectro de Diseño Sísmico (suelo hasta tipo D) y para la definición de las solicitaciones
símicas para las otras obras civiles que sí se diseñan con la NCh 2369 (salas de comando entre otras)
El documento “Requisitos Sísmicos…” define responsabilidades de los distintos actores que participan en
los proyectos de Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión:
• Diseñador: profesional responsable del diseño sísmico del elemento (diseñador para equipos, diseñador
para estructuras, diseñador para fundaciones, diseñador para obras civiles). Debe ser un profesional con a
lo menos 5 años de experiencia en el diseño sísmico de elementos del mismo tipo o similares al cual es
responsable.
• Revisor: profesional responsable de la revisión del diseño sísmico realizado por el Diseñador. Deber ser
un profesional con a lo menos 10 años de experiencia en el diseño y/o revisión de diseños sísmicos de
elementos del mismo tipo o similares al cual es responsable y deberá ser independiente del Diseñador.
• Proveedor de equipo eléctrico: responsable del suministro del equipo eléctrico y por ende responsable
de la entrega de toda la documentación necesaria que respalda el diseño sísmico. Cuando el Proveedor
es diferente del Fabricante, el Proveedor es responsable subsidiariamente del diseño sísmico del equipo el
cual provee.
• Contratista: responsable del desarrollo de la ingeniería y/o construcción del proyecto de la Instalación y
por ende, responsable de la entrega de todas la documentación necesaria que respalda el diseño sísmico.
Cuando el Contratista también es responsable del Suministro de los Equipos Eléctricos, entonces también
le corresponden las responsabilidades del Proveedor.
• Diseñador el equipo: responsable de que el equipo cumpla con los requisitos sísmicos señalados en el
documento “Requisitos Sísmicos…”, incluyendo la fijación del equipo a la estructura de soporte o el
anclaje del equipo a la fundación cuando sea el caso.
• Diseñador de la estructura de soporte: responsable de que la estructura de soporte cumpla con los
requisitos sísmicos señalados en el documento “Requisitos Sísmicos…”, incluyendo el anclaje de la
estructura a la fundación.
• Diseñador de la fundación: responsable de que la fundación cumpla con los requisitos sísmicos
señalados en el documento “Requisitos Sísmicos…”
• Diseñador de las otras obras civiles: responsable de que las casas de comando, salas GIS, muros
cortafuego y otros similares cumplan con los requisitos sísmicos señalados en el documento “Requisitos
Sísmicos…”
1.60
1.40
1.20
1.00
A/g
0.80
0.60
0.40
0.20
-
0.1 1.0 10.0
Hz
ETG-A.0.20
IEEE 693-2005 𝜉 = 2,0 %
CIGRE
FACTOR DE MODIFICACIÓN DE LA
RESPUESTA “R”
• Normas NCh identifican el factor de importancia con la letra “I” y aplica al Espectro de Diseño de dichas
normas. Para efectos del documento “Requisitos Sísmicos…”, el diseño de las obras civiles señaladas en la
Sección 3.11 del Capítulo 3 se realiza con la Norma NCh 2369, pero con los factores de importancia “I”
señalados en el documento “Requisitos Sísmicos…”
• A la fecha, para los equipos eléctricos, sus estructuras y sus fundaciones, no se ha considerado ningún factor
de importancia explícito.
• Para compatibilizar el documento “Requisitos Sísmicos…” con las otras normativas sísmicas, se incorpora el
factor de importancia y se identifica con la letra “IE”. Este factor “IE” está asociado a la importancia del equipo
eléctrico y en consecuencia es el mismo que debe utilizarse en el diseño de su estructura de soporte y de su
fundación y aplica al Espectro de Diseño definido en la Sección 1.3 del Capítulo 1.
• Este factor depende del material y estructuración del elemento y debe considerase como un factor de
reducción del espectro de diseño correspondiente al cálculo de las fuerzas de diseño (para el cálculo de los
desplazamientos no se reduce el espectro de diseño) . Mientras mayor sea el valor del “R” mayor será la
deformación que tendrá elemento producto de la solicitación sísmica.
• A la fecha, este factor “R” ha sido utilizado en el diseño de las estructuras y fundaciones que son soporte de
equipos eléctricos, pero para los equipos eléctricos no se ha considerado explícitamente ningún factor de
modificación de la respuesta debido a que se consideran como elementos frágiles que no disipan energía.
Implícitamente esto corresponde a considerar R=1.
• Para compatibilizar el documento “Requisitos Sísmicos…” con las normativas sísmicas, se incorpora el
Factor “R” en el diseño de los equipos eléctricos.
𝑆 (, 𝑓)
• Análisis tipo estático: 𝐶 =𝐼 Coeficiente sísmico horizontal
𝑅 𝑔
𝑆 (, 𝑓)
• Análisis dinámico: 𝑆 (, 𝑓) = 𝐼 Espectro de aceleraciones horizontales
𝑅
Factor de Amplificación para la solicitación sísmica estática equivalente horizontal “Kh” o vertical “Kv”
que representa el efecto relevante de la amplificación dinámica que tiene el comportamiento de un equipo
o parte de un equipo debido al efecto de la soportación particular donde se encuentra. Los valores de Kh y
Kv se señalan en el Anexo N°1 según sea el caso.
Esta situación se presenta por ejemplo en equipos que están montados en altura, equipos sobre
estructuras de soporte en voladizo o equipos instalados horizontalmente, así como parte de equipos que
se encuentran en una situación similar, tales como soportes de los estanques conservadores de aceite de
transformadores de poder y los bushings, entre otros.
• Capítulo 2 define “E” para el caso de los equipos; Capítulo 3 define “E” para las estructuras de soporte
y fundaciones de los equipos.
En el Capítulo 2:
- En general se elimina la condición de viento simultánea con el sismo, excepto para Radiadores de
Transformadores de Poder y similares y para Unidades de Chisperos de Equipos de Compensación Serie de
Líneas
- Cuando el equipo se instale sobre una estructura alta, se debe considerar sismo (E) + viento (CAs), donde CAs es
como mínimo el 25% de la presión de viento máximo de diseño de la estructura alta.
- Para el resto de los casos, dependerá del lugar de emplazamiento del proyecto y de la probabilidad de ocurrencia
simultánea de las solicitaciones meteorológicas y el sismo.
• Otras solicitaciones deben ser evaluadas según las particularidades del equipo y/o del proyecto.
Donde:
• Factor de 0.6 para la carga de cortocircuito “FC” simultánea con el sismo representa lo señalado en la cláusula 1.4.8
del documento “Requisitos Sísmicos…”
• El Diseñador debe evaluar las particularidades de cada instalación y definir otras solicitaciones y/o combinaciones de
carga que puedan controlar el diseño.
• Sección 3.10 del Capítulo 3: Diseño de estructuras altas y estructuras de soporte de antenas.
• Sección 3.11 del Capítulo 3: Diseño de otras obras civiles dentro de subestaciones.
• Para estos equipos los requisitos sísmicos consideran un factor de amplificación Kh y Kv para
considerar la amplificación de la Aceleración Basal que tendrán debido a su ubicación en altura (Ao para
estos equipos es mayor a 0,5g), donde Kh puede llegar a 3 y Kv puede llegar a 1,4
• Si el sistema de suspensión no permite el movimiento pendular del equipo, entonces el equipo no puede
considerarse como suspendido, debiendo de tener que considerarse como equipo montado en altura.
• Equipos Semi-Rígidos: equipos conformados por un elemento principal de gran masa y rigidez,
normalmente anclado directamente a la fundación, con componentes flexibles (Transformadores de
Poder y Reactores de Poder).
• Equipos flexibles con simetría respecto de su eje vertical, como son por ejemplo Interruptores,
Transformadores de Potencial y de Corriente, Pararrayos, Aisladores de Soporte y otros similares.
• Equipos flexibles sin simetría respecto de su eje vertical, como son por ejemplo Interruptores con
Cámaras en T, Desconectadores y otros similares.
• Otros equipos no rígidos: aquellos que no se pueden clasificar en alguna de las categorías
anteriores tales como Equipos GIS y Bancos de Condensadores.
Definición Método Estático Equivalente: Método que, a través de fuerzas estáticas equivalentes
aplicadas en el centro de gravedad de los componentes del sistema estructural, representa
adecuadamente el comportamiento dinámico de dicho sistema estructural cuando está sometido a la
acción sísmica.
Nombre dado a los distintos métodos estáticos equivalentes utilizados en el documento “Requisitos
Sísmicos…”
• Método Estático: nombre utilizado en el Capítulo 2 para el análisis estático equivalente de los
equipos rígidos y para el diseño del sistema de anclaje a fundaciones de los equipos semi-rígidos.
Nombre dado a los distintos métodos estáticos equivalentes utilizados en el documento “Requisitos
Sísmicos…” (continuación)
• Método Estático Simplificado: nombre utilizado en el Capítulo 2 para el análisis estático equivalente
de aquellos equipos hasta 36 kV, salvo las excepciones que se señalan en el Anexo N°1
• Método Estático Civil: nombre utilizado en el Capítulo 3 para el análisis estático equivalente de las
estructuras y fundaciones de equipos eléctricos.
Desde el punto de vista de los equipos eléctricos propiamente tales, el documento del grupo del Grupo de
Trabajo de CIGRE “Recomendación de Requisitos Sísmicos para Instalaciones Eléctricas de Alta
Tensión” moderniza y actualiza los requisitos de diseño sísmicos de la ETG-1.020, el cual corresponde a una
versión resumida de las especificaciones de la ex Empresa Nacional de Electricidad para el diseño de los
sistemas de transmisión eléctrica de Chile.
El documento de CIGRE no pretende en ningún caso aumentar las exigencias, pero sí establecerlas
claramente, dejando menor espacio a las interpretaciones personales.
En su Capítulo 2 y Anexo N°1 del documento CIGRE se establecen los requisitos que se recomienda deben
cumplir los equipos eléctricos de alta tensión, estableciendo las solicitaciones a considerar, los diferentes
métodos de cálculo analíticos, estáticos y dinámicos, y métodos experimentales de verificación del diseño
sísmico de estos.
También se establecen claramente los requisitos de resistencia y factores de seguridad que deben cumplir los
materiales dúctiles, materiales no dúctiles (frágiles) y materiales poliméricos.
Adicionalmente, se incorporan los criterios de diseño de las conexiones eléctricas entre equipos y entre
equipos y las barras de la subestación, de modo de dimensionar las holguras de las conexiones para permitir
los desplazamientos relativos de las partes que se conectan eléctricamente y que se condicen con las fuerzas
de “Tirón” definidas en las solicitaciones simultáneas con el sismo.
Relatora – Directora CIGRE: Marcela Aravena R. marcela.aravena@ingtegral.cl
Relator – Director Técnico CIGRE: Hernán Casar C. hcasar@consultoriashcc.cl 67
12. EQUIPOS ELÉCTRICOS
El documento propuesto no aumenta las exigencias sísmicas actuales como lo demuestran la siguientes
fórmulas propuesta en el método de cálculo de coeficientes estáticos para los equipos (Cl 4.4.2):
𝑺𝒂 (, 𝒇) 𝑺𝒂 (, 𝒇)
𝑯 = 𝟏, 𝟐 𝑰𝑬 𝑾 𝑲𝒉 𝑽 = 𝟎, 𝟔 𝑰𝑬 𝑾 𝑲𝒗
𝑹 𝒈 𝑹 𝒈
En el Anexo N°1 del documento se establecen los requisitos particulares para cada tipo de equipo eléctrico
diferente, indicando en cada caso los criterios de diseño que se deben verificar, factores de amplificación Kh y
Kv a considerar y los métodos de cálculo aceptables de verificación del diseño conforme a su criticidad,
haciendo diferencias de condiciones por niveles de tensión (voltaje) del equipo.
• Equipos Rígidos: Kh=Kv=1,0
Verificación por Método Estático
• Equipos Semi Rígidos (transformadores de poder y similares):
- Sistema de anclaje: Kh=Kv=1,0 para peso < 150 ton
Kh=Kv=1,15 para peso ≥ 150 ton o ≥ 245 kV
Verificación por Método Estático
- Bushing y torretas: Se definen requisitos según los tipos de bushing tipo 1 y tipo 2
Tipo 1: Bushing de porcelana sometidos a esfuerzos de flexión
Tipo 2: Bushing de porcelana no sometidos a esfuerzos de flexión (Central-Clamp)
A modo de ejemplo adicional de los requisitos detallados en una lámina anterior para los transformadores de
poder, aquí resumimos los requisitos para:
Equipos flexibles con simetría respecto a la vertical: (sin amortiguadores) (interruptores, TTCC, aisladores
soporte, etc.)
- Menores o iguales a 36 kV: Kh=Kv=1,0. Verificación por cálculo mediante Método Estático Simplificado
- Mayores a 36 kV: Verificación por ensayo en mesa vibratoria
- Alternativamente para equipos de niveles de tensiones hasta 550 kV que se instalen sobre estructuras de
soporte que cumplan los requisitos de rigidez definidos en el documento, se acepta que la verificación se
realice mediante el Método de Coeficientes Estáticos sin determinación de la frecuencia fundamental,
considerando una razón de amortiguamiento de 2% y Factores de Amplificación Kh = Kv = 1,0.
Para este tipo de equipos, la IEEE693 versión próxima a oficializarse señala que para equipos desde 220 kV
solo se permite verificación por ensayo en mesa vibratoria.
Su función es ser soporte de equipo eléctrico flexible (Interruptores, Pararrayos, Desconectadores, TPs, TCs, Aisladores
de Pedestal y otros similares). También se conocen como “estructuras bajas”.
Debido a que los equipos flexibles son de poca masa con respecto a su fundación, el comportamiento sísmico del sistema
“equipo + estructura de soporte” está influenciado por el comportamiento sísmico de la fundación, razón por la cuál el
análisis debe ser para el sistema “equipo + estructura de soporte + fundación”.
Todas las estructuras de soporte de equipos deben cumplir con los requisitos que se señalan en la sección 3.5 del
Capítulo 3, independiente del origen del diseño.
Criterio General de Diseño: el diseño deberá ser consistente con el comportamiento sísmico que el equipo al cual
soporta demostró cumplir y que corresponde a los requisitos sísmicos establecidos en el Capítulo 2 y en el Anexo N°1.
Para cumplir con el Criterio General de Diseño, las estructuras de soporte de equipos (y sus fundaciones) deben
diseñarse:
• Considerando que el sistema de análisis es “equipo + estructura de soporte + fundación”
• Que el Nivel Basal (lugar donde actúa la aceleración basal Ao) es el sello de fundación
• Que deben cumplir con requisitos de rigidez global y requisitos de rigidez local
Situación Particular 1:
Estructuras de soporte de equipos flexibles que han sido incluidas en el diseño o verificación del
cumplimiento de los requisitos símicos del equipo mediante ensayo en mesa vibratoria del sistema “equipo
+ estructura de soporte”:
Situación Particular 2:
De acuerdo a las normas internaciones y la experiencia internacional así como la nacional sobre todo
después del 27F, el sismo en general no es una solicitación que controle el diseño de estructuras con
conductores flexibles. Sin embargo, cuando sobre ellas se instalen equipos eléctricos, entonces el sismo sí
es una solicitación que debe considerarse en el diseño.
Se incorpora la Sección 3.10 donde se definen los requisitos sísmicos para estructuras altas con
conductores flexibles y para las estructuras de soporte de antenas dentro de las instalaciones eléctricas de
Alta Tensión.
Se debe tener presente que la función de este tipo de estructuras no es ser soporte de equipos, por lo que
en sus requisitos sísmicos no se le pide que cumpla el criterio de rigidez global: es el equipo que se instala
sobre ella el que debe verificar que cumple los requisitos sísmicos para una aceleración basal Ao
amplificada por la condición de altura (equipo montado en altura). El requisitos de rigidez local sí se debe
cumplir.
Análisis sísmico para estructuras altas debe considerar las siguientes cargas simultáneas:
• Tensión mecánica de conductores con condición normal de operación (EDS)
• Viento sobre estructura y equipos, con un mínimo de 25% presión de viento máxima definida para el
proyecto
Relatora – Directora CIGRE: Marcela Aravena R. marcela.aravena@ingtegral.cl
Relator – Director Técnico CIGRE: Hernán Casar C. hcasar@consultoriashcc.cl 81
14. ESTRUCTURAS ALTAS
Se incorpora la Sección 3.11 donde se definen los requisitos sísmicos para las obras civiles de
subestaciones eléctricas, con excepción de las fundaciones de equipos eléctricos, tales como son Salas
de Mando, Salas y Casetas de Control, Salas GIS y Muros Cortafuego entre otros.
El diseño de estas obras civiles no requiere de un Espectro Sísmico diferente al de las obras civiles de
otras Instalaciones Industriales, por lo que el espectro sísmico de la norma NCh 2369 es suficiente.
En términos generales, la Sección 3.11 señala que el diseño sísmico debe realizarse de acuerdo con la
norma NCh 2369 (vigente y anteproyecto de actualización), pero con el Factor de Importancia “I” y el
Factor de Modificación de la Respuesta “R” señalados en la misma Sección 3.11 del documento
“Requisitos Sísmicos…”
Anteproyecto Actualización NCh 2369 desarrollado entre 2015 y 2017 a través del Grupo de Trabajo del
Instituto Chileno de la Construcción: incorpora como nuevo, entre otros, el Capítulo 14 “Sistemas de
Generación y Transmisión de Energía Eléctrica”
• Define un Espectro de Diseño diferente al del resto de las estructuras de la norma NCh 2369: señala que
corresponde al de la ETG 1.015 (razón principal por la que debe ser una norma diferente). El documento
“Requisitos Sísmicos…” de CIGRE modifica ligeramente este espectro para el ST de acuerdo a lo visto en la
Sección 5 de este Tutorial.
• Para el ST señala en varias cláusulas que la última palabra la tienen “las Normativas emitidas por los Organismos
Técnicos pertenecientes al Ministerio de Energía”
• Para ST señala en varias cláusulas sobre los requisitos sísmicos de los equipos “de acuerdo a lo definido en las
Normativas emitidas por los Organismos Técnicos pertenecientes al Ministerio de Energía”, es decir, no define nada
para los equipos.
• Diferentes cláusulas de la sección 14.14 (ST) señala requisitos sísmicos para estructuras de soporte y fundaciones
de equipos eléctricos “tradicionales” y corresponde en general a los requisitos que están en el Libro de CIGRE Chile
“Lecciones y recomendaciones para el sector eléctrico derivadas del terremoto del 27 de Febrero del 2010 en Chile”
- Indicación general de cargas simultáneas con el sismo: Cortocircuito, Tirón de las Conexiones, Excentricidades,
Cargas Operacionales, se deben considerar otras cargas según corresponda.
- Cláusula 14.14.3.1.5: “Las combinaciones de carga, los factores de seguridad y otros requisitos de diseño deberán
ser los señalados en las Normativas emitidas por los Organismos Técnicos pertenecientes al Ministerio de Energía”.
- Cláusula 14.14.1.3 (14.14.1 Alcance de la sección 14.14 Instalaciones del ST): “El diseño sísmico de las fundaciones
y estructuras de soporte de equipos eléctricos del Sistema de Transmisión no es independiente del diseño sísmico
del equipo al cual soportan, razón por la cual en la presente sección se abordan los criterios de diseño de equipos
eléctricos, sus estructuras de soporte y sus fundaciones en forma conjunta”.
- Cláusulas 14.14.3.2.1 y 14.14.3.2.2: indicación general de que equipos con amplificaciones dinámicas importantes
por cabeceo deben considerar las amplificaciones que le pueden producir la fundación y la estructura de soporte
(Pararrayos, Desconectadores, TP, TC y similares) y que equipos que no tienen amplificación por cabeceo y están
anclados a la fundación no requieren de considerar amplificaciones por cabeceo (como por ejemplo Transformadores
de Poder habituales y otros similares). No señala como se hace el diseño de los equipos.
Se debe mantener Capítulo 14 para todas las cláusulas que se refieren a los requisitos sísmicos para el
diseño de las Centrales de Generación.
Dónde estamos
Qué sigue
Octubre 2016: conformar un Comité Técnico Especial integrado por diversos profesionales del sector, pertenecientes a
empresas del área eléctrica, universidades y empresas consultoras de ingeniería.
Octubre 2016 a Junio 2018: 3.300 HH del Comité Técnico Especial para análisis de información, análisis de experiencias y
elaboración del documento “Requisitos Sísmicos para Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión”
Junio a Agosto 2018: revisión final del documento, presentación a Directorio CIGRE Chile y aprobación por el Directorio.
Septiembre 2018: Entrega a la Comisión Nacional de Energía del documento “Requisitos Sísmicos para Instalaciones
Eléctricas de Alta Tensión” como Propuesta de Norma Sísmica para ser considerada en el Plan Normativo del año 2019 si
así la CNE lo estima conveniente.
Diciembre 2018: Divulgación del documento “Requisitos Sísmicos para Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión” como
Recomendación CIGRE.
Eventual actualización del documento según sean las consultas y contribuciones recibidas al 30 de abril del
2019.
Actualización futura del documento según nuevas experiencias nacionales y/o internacionales.
Ha trabajado en empresas como Ingendesa, Transelec y CGE Transmisión. Como Consultor Independiente ha trabajado en proyectos
para Colbún, Dessau, Transelec, Aes Gener, CGE Transmisión, Kipreos, BBosch, entre otros.
Dentro de su trayectoria profesional ha prestado diferentes servicios de ingeniería a proyectos de líneas de transmisión hasta 500 kV
así como en la parte sísmica correspondiente a las estructuras y fundaciones de equipos eléctricos de subestaciones hasta 500 kV;
servicios de ingeniería relacionados con elaboración de criterios de diseño, diseño propiamente tal, revisión de ingeniería, auditoría
técnica, inspecciones de pruebas de carga de torres y otras asesorías relacionadas.
Marcela Aravena Rodríguez Desde 2013 se desempeña como Ingeniero Consultor, Socia de INGTEGRAL Servicios de Ingeniería SpA.
Ha integrado grupos de trabajo para elaboración de normativas y/o recomendaciones técnicas relacionadas con el sector de
Ingeniero Civil Estructural
transmisión, tales como:
Universidad de Chile 1993
• 2010 CIGRE Chile: para el análisis del sismo del 27F en las instalaciones del sistema de transmisión.
MBA de la Pontificia • 2013 Empresas Eléctricas A.G y 2015 Generadoras A.G: para el proceso de la SEC sobre la actualización de la NSEG 5 E.n 71.
Universidad Católica 2013
• 2015 - 2016 Instituto de la Construcción: para la actualización de la NCh 2369, Diseño Sísmico de Instalaciones Industriales.
Socia INGTEGRAL Servicios • 2016 - 2018 CIGRE Chile: líder Grupo de Trabajo Técnico – Actualización requisitos de diseño sísmico de instalaciones eléctricas
de Ingeniería SpA de alta tensión (sub grupo Civil-Estructural)
• 2017 CIGRE Chile: Co-Relatora Tutorial “Viento para el diseño de Líneas Aérea de Redes Eléctricas en Chile”
Socia Colegio de Ingenieros
• 2018 CIGRE Chile: Co-Autora “Guía de Consulta. Análisis y Recomendaciones sobre efectos del viento en el diseño de Líneas
Directora CIGRE Aéreas de Redes Eléctricas en Chile”
• 2018 CNE: Integrante del Comité Consultivo para el Anexo Técnico de la Norma Técnica
marcela.aravena@ingtegral.cl
Ha trabajado en empresas como Endesa y Transelec, participando como responsable en proyectos de trasmisión, tales como Cruce aéreo en
220 KV del Canal de Chacao, ampliación del sistema de transmisión 2x500 kV Ancoa- Charrúa, líneas interconexión Brasil – Argentina, Cien
II entre otros.
Como Consultor Independiente ha trabajado en proyectos de Abengoa, Colbún, CNE, Coordinador Eléctrico, Alstom Chile, GE Francia,
Coelme-EGIC Italia, Francia, Ferrovial España, Transelec, Sieyuan China, diferentes parque eólicos y solares, etc. entre otros.
Dentro de su trayectoria profesional ha prestado diferentes servicios de ingeniería a proyectos de subestaciones hasta 500 kV en particular
Hernán Casar Collazo en la parte de equipos de alta tensión y de diseño sísmico de estos. Ha elaborado y revisado los criterios de diseño, revisión de ingeniería, en
particular ha actuado como revisor independiente del diseño sísmico de instalaciones de alta tensión de varios proyectos.
Ingeniero Civil Electricista
Universidad de Santiago 1970 Desde 2008 se desempeña como Ingeniero Consultor, en Consultorías HCC SpA.
Director Consultorías HCC Ha integrado grupos de trabajo para elaboración de normativas y/o recomendaciones técnicas relacionadas con el sector de transmisión y
Ltda. diseño sísmico de equipo, tales como:
• 2010 CIGRE Chile: para el análisis del sismo del 27F en las instalaciones del sistema de transmisión. Lecciones aprendidas.
Director Técnico CIGRE
• 2013 Empresas Eléctricas A.G y 2015 Generadoras A.G: para el proceso de la SEC sobre la actualización de la NSEG 5 E.n 71.
hcasar@consultoriashcc.cl • 2016 - 2018 CIGRE Chile: líder Grupo de Trabajo Técnico – Actualización requisitos de diseño sísmico de instalaciones eléctricas de
alta tensión (sub grupo Equipo Eléctrico)
• 2018 CNE: Integrante del Comité Consultivo para el Anexo Técnico de la Norma Técnica
• 1983 -2018 Inspector de ensayos en mesa vibratoria de diferentes equipos eléctricos hasta 500 kV, con y sin amortiguadores, para
diferentes empresas de transmisión y fabricantes, en laboratorios CESI - Italia, Urbar – España, IABG – Alemania, Universidad de
Buffalo, USA, Suzhou Electrical Research Institure – China.
TUTORIAL
Santiago, 03 de diciembre de 2018