Unidad Iv-Ie-2019-I
Unidad Iv-Ie-2019-I
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CONDUCTORES NORMALIZADOS
a) Cu : Cobre
b) AA : Aleación de Aluminio
c) CPI : Conductor protegido para intemperie
Ejemplos de Designación
a) Circuito trifásico, 380/220 V, con conductores de cobre,
tres de 25 mm2 para el sub-sistema de distribución
secundaria, el neutro de 16 mm2 y el retorno de alumbrado
público de 6 mm2:
3 x 25 + 16 + 6 mm2.
b) Circuito trifásico, 220 V, con conductores de cobre, tres de
25 mm2 para el sub-sistema de distribución secundaria, y el
retorno de alumbrado público de 10 mm2.
3 x 25 + 10 mm2
c) Circuito monofásico, 440/220 V, con conductores de
cobre, dos de 10 mm2 para el sub-sistema de distribución
secundaria, el neutro de 10 mm2 y el retorno de alumbrado
público de 10 mm2.
2 x 10 + 1 x 10 + 1 x 10 mm2 ó 4 x 10 mm2
Conductores Desnudos
a) Conductores de Cobre: serán de cobre electrolítico en
temple duro, sólidos o cableados concéntricamente
según la Tabla I.
APOYOS
Los conductores se sujetan en unos apoyos, y se tienden con una
determinada tensión mecánica. Según la función y la situación
del apoyo se diferencian fundamentalmente en:
• Poste de 5 m : 3.30 m
• Poste de 6 m : 3.40 m
• Poste de 7 m : 3.50 m
• Poste de 8 m : 3.70 m
• Poste de 9 m : 3.80 m
• Poste de 10 m : 4.00 m
• Poste de 11 m : 4.10 m
• Poste de 12 m : 4.20 m
ABERTURA DE PASO PARA EL CABLE (D)
En los postes de concreto armado con alimentación
subterránea, las aberturas de paso para el cable estará
constituido por un agujero apropiado de dimensiones
especificadas por el cliente, alineado perfectamente con el
cortacircuito y ubicado en relación a la base del poste como
sigue :
• Poste de 5 m : 0.20 m
• Poste de 6 m : 0.30 m
• Poste de 7 m : 0.40 m
• Poste de 8 m : 0.50 m
• Poste de 9 m : 0.60 m
• Poste de 10 m : 0.70 m
• Poste de 11 m : 0.80 m
• Poste de 12 m : 0.90 m
4.- DISTANCIAS DE SEGURIDAD
Dónde:
• es la densidad de corriente en A/mm2.
• S es la sección del cable en mm2.
• fc es el factor de corrección.
• n es el número de conductores por fase.
Dónde:
• Ɛ = 0,5 es el factor de emisividad infrarroja.
• σ = 5,66961·10-8W/ (m2K4) es la constante de Stefan-
Boltzman.
• D es el diámetro del conductor en m.
• Tmax es la temperatura máxima del conductor en kelvin.
• Ta es la temperatura ambiente en kelvin.
• Calor recibido por radiación solar
Viene dado por la siguiente expresión:
Dónde:
• β = 0, 5 es el factor de absorción.
• Ws es la radiación producida por el Sol en
W/m2.
• D es el diámetro del conductor en m.
• Calor evacuado por convección
Se calculan dos calores de convección y se elige el valor más
alto entre Qc1 y Qc2:
∆U = 2 (P / V ) ( RL + XL tan ɸ2 )
∆U = (P / U ) ( RL + XL tan ɸ2 )
Sección en función de la caída de tensión y P, tomando en
cuenta la reactancia de la línea.
Monofásica: Trifásica:
L L
S S
U * U U * U
L * X *103 * tan L * X *103 * tan
2* P P
Donde :
• P = Demanda de potencia, en kW
• r1 = Resistencia del conductor a la temperatura de
operación, en Ω/km
• L = Longitud del circuito o tramo del circuito, en km
• V = Tensión entre fase, en kV
• Vf = Tensión fase - neutro, en kV
• Φ = Angulo de factor de potencia
• Fp = Factor de pérdidas
• Fc = Factor de carga
iii) CALCULO POR CORTOCIRCUITO
Donde:
Icc es la intensidad máxima de cortocircuito admisible (en Amperios)
Tcc es la duración del cortocircuito (en segundos)
K son constantes que dependen del material conductor, para el
CU=341 y Al=224.
S es la sección del material conductor (en milímetros cuadrados)
Tf es la temperatura final del cortocircuito (En °C. )
Ti es la temperatura inicial del conductor (En °C. Se toma la
temperatura máxima de cortocircuito del conductor)
Otra manera de encontrar la sección, reduciendo aun mas la
anterior expresión, es:
Donde:
• Icc: corriente de corto circuito
• T: duración del corto circuito con un mínimo de 0.1s y un
máximo 5 s.
• K: constante que depende del conductor
b) limite de la longitud del circuito en función de la
corriente de corto circuito fase tierra.
La longitud de un circuito esta limitado en función del
dispositivo de protección para una determinada corriente
de corto circuito fase tierra en el punto de su instalación. La
ecuación siguiente permite calcular la longitud máxima del
circuito trifásico en función de las impedancias de los
componentes del sistema.
Donde:
• Vff = Tensión entre fases del sistema en V
• Ift = Corriente de corto circuito que asegura la actuación
de la protección en la barra de donde deriva el circuito de
longitud Lc
• Zmp = Impedancia de secuencia positiva desde la fuente
hasta la barra donde deriva el circuito referido en Ω
• Zjp = Impedancia de secuencia positiva del circuito a
ajustarse en la barra,o sea aquel que debe tener su valor
limitado a la longitud Lc en mΩ/m
Catenaria
Es la curva que forma el conductor suspendido de sus
soportes.
Estructura
Son las diferentes clases de soportes para el tendido de
líneas eléctricas, incluyendo todos los herrajes y accesorios
necesarios; estas estructuras pueden ser de madera, de
concreto o de metal.
Vano
Distancia horizontal medida entre dos estructuras de una línea
de transmisión. Existen diferentes tipos de vanos según las
normas, estos se denominan, vano dominante, vano vertical y
vano horizontal.
Gravivano y eolovano.
El gravivano está compuesto por las partes de catenaria
adyacentes a un apoyo que transmiten su peso al mismo, es
decir, entre los vértices de las catenarias.
Ángulo de protección
Es el ángulo que forma el hilo
de guarda (OHGW Overhead
Ground Wire, por sus siglas en
inglés), en su soporte y a medio
vano para librar la línea de
descargas electo-atmosféricas.
Es usual utilizar 30º con
respecto a la vertical. También
se le denomina Pantalla.
En el cálculo mecánico de conductores es necesario
conocer propiedades del conductor como:
la flecha máxima:
P es la composición de G.l/2 y Po
3) El largo del conductor l es igual al vano a, entonces l ≅ a.
Teniendo en cuenta lo establecido y analizando la figura,
surge:
P es la composición de G.l/2 y Po
CARGAS ESPECÍFICAS
Un conductor esta sometido no solo a la
acción del peso propio, sino también a la
presión del viento que pueda existir y, en
ciertas zonas, al peso del hielo.
Donde
ρh = Peso específico del hielo (913 kg/m3 kg/m3)
e = Espesor del manguito de hielo (m)
d = Diámetro del cable (m)
gc = peso del conductor (kg/m)
SOBRECARGA DEL VIENTO
Se puede decir que la fuerza ejercida por el viento sobre un
cuerpo es directamente proporcional al cuadrado de la
velocidad del viento y a la superficie expuesta
Donde:
WV = Fuerza del viento (kg/m)
P = Presión del viento (kg/m2
de sección longitudinal del
cable)
v = Velocidad del viento (km/h)
K = Factor de corrección.
d = diámetro del conductor (m)
Estado I
En el estado I se ha previsto una temperatura t1 y un viento
v1, con lo que determina una carga especifica g1, una longitud
L1 y soporta una tensión p1.
Estado II
El mismo conductor es el estado II soporta cargas especificas
y tensiones distintas.
2. Vanos grandes
Para efectuar este análisis hacemos tender a infinitivo el vano
en la ecuación de estado: a⇒∞
Dividiendo ambos miembros de la ecuación por a^2, queda:
Se aprecia en esta ecuación que no interviene la temperatura
(t), luego la influencia predominante es la carga especifica. Es
decir que para vanos grandes, tendiendo a infinito, las
variaciones de tensión mecánica en el conductor dependen
de la carga especifica. El estado mas desfavorable será el de
mayor carga. En este caso “el estado 2”.
3. Vano crítico
Del análisis de los vanos pequeños y grandes se concluye
que: existirá un vano intermedio en el cual ambos estados
serán igualmente desfavorables. A dicho vano se lo
denomina vano critico.
También es posible definir el vano critico como aquel vano
que frente a una disminución de la tensión mecánica por
variación de la temperatura la misma se compensa por el
aumento de tensión debida a la variación de la carga.
Por lo tanto p1 = p2 = padm para ac = vano critico;
recordando la ecuación de estado y reemplazando, se
tiene:
En la practica generalmente, se toman mas de los tres
estados básicos considerados inicialmente. Por lo que a
menudo se presenta la situación que para dos
condiciones climáticas se establezcan distintos valores de
tensión mecánica admisible, por ejemplo para tener en
cuenta el efecto de las vibraciones, en tal caso:
Observando la ecuación, se deduce que la existencia del
vano crítico está ligado a la existencia de un subradical
positivo para lo cual un estado debe tener menor
temperatura y el otro estado mayor sobrecarga o
viceversa. O sea que si t1 < t2 debe ser g1<g2.
El vano crítico permite determinar cual de los dos
estados produce mayor solicitación mecánica al
conductor, según sea el vano en estudio mayor o menor
que el vano crítico.
Suponiendo que el estado 1 es el de menor temperatura y
menos sobrecarga, resulta t1 t 2 y g1 g 2
:
• Si a = ac, p1 p2 padm A B 0 A B
• Si a > ac, el término A aumenta mientras que B no varía
p2 p1 0 p2 p1 o sea que el estado más
desfavorable es el 2, el de mayor sobrecarga
• Si a < ac, el término A disminuye mientras que B no varía
p2 p1 0 p2 p1 o sea que el estado más
desfavorable es el 1, el de menor temperatura.
Finalmente se concluye que si el vano en estudio tiene
mayor longitud que el vano crítico, el estado más
desfavorable es el de mayor sobrecarga; en cambio si el
vano en estudio es menor, el estado más desfavorable es el
de menor temperatura.
4. Estado Básico
Se ha visto que entre dos condiciones climáticas,
existe un vano critico que afecta los vanos en que
prevalece una de las condiciones climáticas, la que
produce la condición mas desfavorable en el
conductor, es decir provoca la máxima tensión
mecánica. A esta condición climática la denominamos
estado básico.
En general, entre dos condiciones climáticas existirá
un vano critico, luego para los vanos menores al critico
prevalecerá una de las condiciones climáticas (estado
básico) y para vanos mayores al critico la otra
condición climática será el estado básico.
Sin embargo en la practica son dadas varias
condiciones climáticas según las zonas que
atraviesa la línea por lo tanto entre cada par de
condiciones climáticas se determinan los
correspondientes vanos críticos y se deducen los
respectivos estados básicos. De este conjunto de
estados básicos se debe establecer el estado basico
correspondiente a la linea.
COEFICIENTE DE SEGURIDAD
Donde ā es el
vano promedio:
NORMA DGE
“BASES PARA EL DISEÑO DE LÍNEAS Y REDES PRIMARIAS
PARA ELECTRIFICACIÓN RURAL”