Lineas Electricas Aéreas y Subterraneas

UNIDAD II Líneas eléctricas aéreas y subterráneas

Cálculos básicos para líneas eléctricas en baja tensión

Introducción al calculo de líneas aéreas •   El dimensionamient ento de una lín línea que lleve energía eléctrica requiere de conciliar cuatro aspectos fundamentales, fundamentales, a saber: a) Que Que la línea línea asegur asegure e que las pérd pérdid idas as de energ energía ía en ella ella son las mínimas compatibles con el buen funcionamiento de la instalación; instalación; b) Que los conductores, en condiciones normales de operación sean capaces de transportar la corriente que solicita el consumo sin exceder sus temperaturas normales de servicio; c) Que Que en cond condic icio ione ness de fal alla la sopo soport rten en la lass soli solici cittacion aciones es que el sistema les impone d) Que Que la lass cond condic icio ione ness de in insstal alac ació ión n de lo loss cond conduc ucttores ores aseguren la integridad mecánica de ellos y de sus aislaciones.

Introducción al calculo de líneas aéreas • El primero de los aspectos que soluciona calculando la caída de voltaje que se produce en los conductores de una línea al circular por ellos la corriente de carga •   El segundo, verificando en las tablas de capacidades de transporte que no se excedan los valores allí fijados para la sección correspondiente al caso estudiado, •   El tercero, verificando que el conductor soporte las máximas corrientes transitorias que pueden circular en caso de cortocircuito, • El cuarto verificando que las cantidades de conductores en el ducto que los lleva es la adecuada o efectuando el cálculo del comportamiento mecánico cuando se trata de líneas aéreas.

Métodos de calculo de líneas eléctricas •   En resumen los métodos de cálculos de las líneas eléctricas se resumen en:  – Caída de voltaje de en las líneas eléctricas  – Verificar en tablas la capacidad de transporte (criterio térmico) corrientes  – Verificar capacidad de máximas transitorias en condición de cortocircuito.

 – Verificar cantidad adecuada de conductores en un ducto.

Sección mínima de los conductores •

Capacidad de transporte por criterio térmico:

•

La corriente eléctrica origina calentamiento en los conductores (efecto Joule:  x R). El exceso de temperatura genera dos efectos negativos en los aislantes: Disminución de la resistencia de aislación. Disminución de la resistencia mecánica. El servicio operativo de la energía eléctrica y su seguridad dependen directamente de la calidad e integridad de las aislaciones de los conductores. Las aislaciones deben ser calculadas en relación a la carga de energía eléctrica que transporten los conductores y a la sección o diámetro de los mismos. Las tablas que se presentan a continuación establecen los limites de corrientes admisibles para conductores de sección milimétricas y AWC, bajo las siguientes condiciones: Temperatura ambiente : 30C N máx.. de conductores por ducto : 3

• • • • • •



Sección mínima de los conductores • Factores de corrección a la capacidad de transporte: • La capacidad de transporte de los conductores esta restringida por su capacidad de disipar la temperatura del medio que los rodea. Para ello, los aislantes no deben sobrepasar la temperatura de servicio de los conductores. Para el caso específico de las tablas de conductores consignadas anteriormente, la temperatura ambiente y el número de conductores por ducto son un factor relevante en la capacidad de disipación de la temperatura por parte de los conductores; a ese efecto se presentan los siguientes factores de corrección de la capacidad de transporte, según sea el número de conductores por ducto superior a 3 y la temperatura ambiente superior a 30°C. Finalmente la capacidad de transporte de los conductores queda consignada a la siguiente expresión

Sección mínima de los conductores • Factores de corrección por cantidad de conductores fN.

•   Factores de corrección por temperatura ambiente fT. Secciones Milimétricas

Sección mínima de los conductores •   Factores de corrección por temperatura fT. Secciones AWG.

Sección mínima de los conductores • Capacidad de transporte para soportar un cortocircuito: • Las redes eléctricas deben ser capaces de soportar sin daño permanente, no solamente las corrientes de trabajo, sino también las intensas corrientes que se producen en condiciones de defecto (cortocircuito) en la propia red o en los receptores de ella conectados. Estas corrientes son de corta duración (algunos segundos como máximo), y desaparecen al actuar los dispositivos de protección que deben existir para estos efectos, pero a pesar de ello, su efecto térmico puede ser muy importante por el hecho de ser la intensidad en estas condiciones, un múltiplo elevado de la de trabajo normal y depender la producción de calor por unidad de tiempo del cuadrado de la intensidad de la corriente. En las redes trifásicas los cortocircuitos pueden ser de diversos tipos, dependiendo de los conductores que entran en contacto accidental. En la mayoría de puntos de un sistema eléctrico, el caso más desfavorable es el cortocircuito trifásico franco, en el sentido de que en él se desarrollan las intensidades más elevadas.

Sección mínima de los conductores •  Solo en situaciones muy cercanas a generadores o transformaciones con neutro rígidamente conectado a tierra puede ser superior la intensidad de defecto monofásico o bifásico a la del trifásico. La intensidad en este ultimo tipo (trifásico) es, por otra parte, la más fácilmente calculable, ya que corresponde a un estado simétrico en la red, mientras que en lo casos no simétricos resulta necesario el uso de métodos más complejos para el calculo (método de las componentes simétricas, métodos de las componentes de Clarke, etc..)

Sección mínima de los conductores • CORTOCIRCUITO TRIPOLAR: • La corriente de cortocircuito es necesario para determinar las solicitaciones térmicas y mecánicas a que van a estar sometidas las instalaciones y por tanto, los cables. Para determinar las solicitaciones térmicas debe tenerse en cuenta el tiempo de solicitación y el desarrollo de la corriente en la forma más completa posible, tanto mejor, cuanto más breve sea la duración prevista del fenómeno. El desarrollo de la corriente depende de la corriente de cortocircuito permanente en el punto considerado, de las reactancias subtransitorias, transitorias y sincrónica del cortocircuito en cuestión, y el momento en que se produce.

Sección mínima de los conductores • En definitiva, para las solicitaciones térmicas se precisa la corriente eficaz equivalente térmica del fenómeno.

• Para los valores del t del orden de 1,5 segundos basta considerar la corriente de cortocircuito permanente. La corriente permanente simétrica se cortocircuito tripolar, en valor eficaz, puede ser calculada en base a la siguiente formula.

Sección mínima de los conductores •   Esta formula nos viene reflejada en el grafico 1 para el campo de aplicación normal de nuestros cables. •   Las solicitantes dinámicas son proporcionales al cuadrado del impulso de corriente de cortocircuito (valor de cresta): este valor dependiente de las reactancias citadas y del momento del cortocircuito, suele considerarse, para los casos más severos igual a 1,8

 2.

Sección mínima de los conductores •   Las solicitaciones dinámicas someten a los cables y terminales a elevados esfuerzo mecánicos. En cables tripolares, estos esfuerzos son absorbidos por el efecto del cableado, cubierta o armaduras. Los cables unipolares deben fijarse adecuadamente a lo largo del tendido.

Sección mínima de los conductores conductores • En los gráficos 2 y 3 se expresa las intensidades de cortocircuito admisibles por los cables: VULPREN y HERSATENE con conductores de cobre o aluminio, en función del tiempo en segundos de duración del cortocircuito y de la sección nominal del conductor. Estas cantidades han sido calculadas suponiendo:

Sección mínima de los conductores conductores 1. Fenóme Fenómeno no de duració duración n limit limitada ada 2. La temper temperatur atura a antes antes del cortocir cortocircuito cuito,, es la máxima máxima admisible en régimen permanente, para cada tipo de aislamiento. 3. La temper temperatur atura a al final final de cortocircuit cortocircuito o es es la máxima máxima admisible por el aislamiento para este régimen. 4. Todo el calor calor generado generado se acumula en la masa masa del del conductor incrementando su temperatura y por consiguiente el que se transmite al exterior es nulo (proceso adiabático). En estas condiciones se puede aplicar la formula:

Sección mínima de los conductores conductores •

ICC :

S _c_

√ Icc: Corriente de circuito admisible en A S: sección de conductor en mm

2

t: Tiempo de duración du ración del circuito circuito de segundos C: Coeficiente que depende de la natur n aturaleza aleza del conductor y de sus temperaturas temperaturas al inicio y final del cortocircuito

Sección mínima de los conductores

Corriente de cortocircuito en el conductor • Como se indicó anteriormente para el cálculo de corrientes de cortocircuito hay varios métodos dentro de los cuales esta el de las componentes simétricas.

Corriente de cortocircuito en el conductor Algunas aplicaciones de las componentes simétricas: (C.S.)  Análisis de sistemas eléctricos desbalanceados  Calculo de fallas en SEP  Sistema de protecciones  Estudios de estabilidad  Comportamiento de transformadores trifásicos y de bancos  Estudio de fenómenos transitorios de maquinas sincrónicas y asincrónicas

Otras componentes:  Las

C.S.s. son probablemente las mas usadas en S.E.P. pero no son las únicas que se pueden emplear.

 Componente

de Clarke

α,β  

 Componentes

de

 Componentes

de x, y, z

 Etc.

Operadores

 •  El número complejo 1∠0  es un operador que gira al fasor que se aplica en un ángulo 0.

• En sistemas eléctricos trifásicos, frecuentemente se emplea el operador: • a=

1∠120

• Si las tensiones que se están aplicando a un sistema, son simétricas, secuencias ABC, éstas se pueden expresar como:

  ∠0    •   ∠120      ∠120    1 0 0  •   0  0   0 0  

• Teorema de Fortescue: • Un sistema de n fasores o cantidades, cuando n es un numero primo, puede ser transformado en n grupos con sistemas simetricos diferentes, uno de los cuales consiste de n fasores iguales y en fase, y el resto ( los (n-1) sistemas) consisten de n “x spaced”, fasores. • Componentes simetricas de sisetmas trifásicos: • De acuerdo al teorema de Fortescue un sistema trifásico asimétrico (en corrientes y o tensiones), se puede descomponer en 3 sistemas simétricos.

• Componentes de secuencia positiva (SP): Sistema de igual secuencia de fases que el original.  • • Componentes de secuencia negativa (SN): Sistema de secuencia opuesta a la original.  • • Componentes de secuencia cero (S0): Sistema formado por tres fasores de igual módulo y en fase. •

1, , 1

  1,, 2

  1,1,1 0

• Corrientes o tensiones asimétricas originales: los fasores asimétricos son iguales a la suma fasorial de sus respectivas componentes simétricas. • Va = Va0 + Va1 + Va2 • Vb = Vb0 + Vb1 + Vb2 • Vc = Vc0 + Vc1 + Vc2

 1 1 1 0 •   1   1  1   2  1 1 1 0 •   1   1  1   2 0   1 1 1  • 1  1     2 1   

Caída de tensión en líneas de media tensión •

Considerando el modelo líneas cortas expuesto en la unidad I, el cual también sirve para representar líneas de media tensión:

Ω    ∙    Ω] Ω]          ∙ [      [  , , ⟶  Ω]   [ 

•  Ecuación de transmisión:

     ∙  •    •

•  Otras relaciones: • •

| |      ∙||  ∙∙     −       ∙ 100[%];     ∙100[%]

• Caída de tensión: •  

∡  ∡  ;

Vs IZ

ᵟ

ϕ

ϕ

Vr 

IX

IR 

I=Is=Ir 

• Si

∡ ;  ∡

∡es pequeño, podemos aproximar: Δ     ≈    Δ                   Δ%  100   100 

Caso alimentadores de distribución: Como tensión de referencia se usa la tensión nominal del alimentador o la tensión Vs. En la practica practica las cargas cargas son conocidas en términos de potencia, para calcular las corrientes corrientes se debe conocer la tensión en el punto en que esta ubicada la carga. Esto Esto se resuelve por medio de métodos iterativos

PROGRAMA COMPUTACIONAL COMPUTACIONAL

Método: 1. Se supone supone una tensión tensión constant constante e a lo largo largo de todo el alimentador, por ejemplo: Vnon 2. Se calculan las corrientes corrientes tomadas por cada carga. 3. Se calcula la caída caída de de tensión tensión en cada tramo. tramo. 4. Se calculan las nuevas nuevas tensiones tensiones en cada nodo. 5. Si las dif diferencias erencias entre las nuevas nuevas tensiones tensiones y las anteriores son mayores que una cierta tolerancia previamente establecida, se vuelve al paso 2, si son menores el proceso termina.

Problema n° 28: •  Determinar las tensiones en las cargas conectadas al alimentador

Cálculo de líneas •  Por caída de tensión • De baja tensión con carga única • De distribución abiertas de sección uniforme y no uniforme.

Cálculo de la caída de voltaje • Al circular una corriente por los conductores de la línea se producirá en ellos una caída de voltaje que puede ser determinada mediante la aplicación de la ley de Ohm, según la cual:

   ∙  • Sabiendo que Rc para un conductor de largo L, de sección S y de material de resistividad especifica ϱ, esta dada por la expresión:

  ∙

• Y si recordamos que ϱ : 1/k, siendo k la conductividad especifica del material, resultara: •

   ∙

• Reemplazando se obtiene: •

 ∙∙   

•

∙   ∙

•  O bien:

•   En la tabla siguiente se dan valores de resistividad y conductividad para los materiales más usuales:

• La norma Nch elec 4/2003, establece valores máximo de caída de voltaje permisible en los alimentadores y subalimentadores para consumo en instalaciones interiores, con el fin de que el funcionamiento de estas sea eficiente, dichos valores son los siguientes:

• Vp máximo: 3% del voltaje nominal del alimentador o subalimentador, siempre que la caída de tensión en el punto mas desfavorable de la instalación no exceda del 5% de dicha tensión nominal. Estos valores son validos para consumo de alumbrado, fuera y calefacción o combinaciones de ellos. •   En las expresiones de cálculo establecidas hasta ahora no se han considerado la influencia del factor del potencial en el comportamiento de Vp, en instalaciones alimentadas con corriente alterna.

• Existen dos casos particulares de los cuales se pueden sacar conclusiones generales de la incidencia de dicho factor: 1.- Caídas de voltaje en líneas resistivas puras:

Con una aproximación aceptable se pueden considerar líneas resistivas puras, a aquellas con conductores de sección hasta 42mm2 (En ellos la relación de R/X 5)

≥

•

• •

• •

Del diagrama vectorial de la siguiente figura se puede establecer:

     ∙ 

Siendo Vc voltaje en el punto de alimentación e IR la caída en las líneas. Para desfases pequeños puede aceptarse como suficientemente exacta la relación:

     ∙  ∙  De modo que:    ∙  ∙  Y la sección en este caso será  2 ∙  ∙  ∙  ∙   

≥ 0,9;

• Esta expresión es aceptable para cos ф Para valores inferiores se recomienda emplear las expresiones de Vp las cuales a pesar de ser también inexactas en este caso, puesto que dan una sección sobredimensionada, son más adecuadas desde el punto de vista de seguridad según el cual este sobredimensionamiento es deseable.

2.- Caídas de voltaje considerando la impedancia de la línea: Analizando el siguiente diagrama vectorial, se puede aceptar como valida, para desfases pequeños, la relación:

    

Si expresamos los valores de R y X en función de la resistencia y la reactancia por unidad de longitud R y X respectivamente, el valor de Vp se puede expresar:

   ∙  ∙ ( ∙   )

De este modo conociendo los datos de un problema dado, podremos calcular la sección en forma indirecta analizando el siguiente caso.

• Dada una línea de 150m, que debe alimentar un consumo de 35 KW con un cos:0,85, 220 V. Se pide determinar la sección para que la caída de tensión no exceda los 4%. El voltaje perdido permisible será:

  220 ∙ 0,04  8,8 

• Reemplazando este valor en la expresión y calculando la corriente de consumo se tiene:

 35000   220 ∙ 0,85  187  8,8        2 ∙  ∙   300∙187  0,000157 • En donde:  ∙    ∙  ∙   0,157 ∙ (0,85  0,53) ∙ 10−ℎ/  0,133  0,0832  ℎ/

Estos valores representan las características que teóricamente debiera tener el conductor para cumplir las condiciones impuestas de caída de tensión; comparando estos valores con las características de los cables comerciales, encontramos que el conductor adecuado es el 202,7 mm2 cuya impedancia de secuencia positiva en ducto no magnético es: el cual nos dará una caída de voltaje de:

0,1110,105   2 ∙  ∙  ∙   2 ∙ 150 ∙ 187 ∙ 0,155 ∙ 10−  8,70

El conductor de sección inmediatamente inferior el de 177,3 cuya impedancia es muy similar a la teórica z:0,1255 + j O, 1026, nos provoca una caída de tensión de 9,09 V, luego no satisface las exigencias del problema.

Establecidas estas bases de cálculo se estudiaran los casos y criterios más frecuentes de dimensionamiento de líneas. Por razones de espacio, los análisis se harán solo para casos monofásicos con factor de potencia unitaria y línea puramente resistivas, pero con los antecedentes proporcionados es sencillo extrapolar los resultados obtenidos a casos mas generales.

Cálculo de líneas de baja tensión con carga única •

Si L es la distancia entre el punto de alimentación y el consumo, el largo efectivo del conductor recorrido por la corriente será de 2L, luego, la sección de conductor necesaria para que el extremo de la línea haya perdido V será:

 2 ∙  ∙  ∙   2 ∙  ∙       ∙ 

•   Ejemplo: Se requiere alimentar un consumo de alumbrado que está ubicado a 30 m del punto de alimentación, la corriente es de 15 A, voltaje de 220 V. Si el conductor es de cobre, calcular la sección de la línea:

 2 ∙ 30 ∙ 15 ∙ 0,018  2 ∙ 30 ∙ 15     2,44 6,6 56∙6,6

La sección comercial correspondiente será de 2,5 mm2

De manera análoga se puede calcular para un consumo trifásico equilibrado, alimentado por un sistema de 380/220 V, la sección de la línea considerando que el largo efectivo de conductor recorrido por la corriente es en este caso igual a L y refiriendo todos los cálculos al voltaje de fase, es decir 220 V.

Calculo de líneas de distribución abiertas de sección uniforme •

Criterio de la sección constante: Para la aplicación de este criterio se impone como condición básica que la sección de la línea sea la misma a lo largo de toda su extensión. En tales condiciones observando la figura, podemos establecer que la caída de voltaje en el extremo de la línea será:

       •   Luego:   2( +)  2(  )(+)  2(  ) • En donde:    ( ∙    ∙    ∙ ) • De esto se desprende que: 2   ( ∙    ∙    ∙  )  

 

 

Y en general, para que una línea con a derivaciones se puede establecer que:



2    ෍  ∙  =

Por su semejanza con el problema mecánico de la suma de momentos, algunos autores llaman a este método de calculo

“Métodos de los momentos eléctricos” Ejemplo:

  40 ;  65 ;  90 ;   15 ;  22 ;  18 

Calcular la seccion de la linea si Vp = 3%

2   56∙6,6 40 ∙ 15  22 ∙ 65  28 ∙ 90  19,8

Correspondiente a una sección comercial de 21,3 mm2.

Calculo de líneas de distribución abiertas de sección no uniforme En la aplicación del criterio de la sección cónica se parte de la base que la sección irá decreciendo en cada uno de los tramos en cada uno de los tramos a medida que nos alejamos del punto de alimentación. Existen varias formas matemáticas de lograr que se cumplan las condiciones impuestas a este problema, se analizaran brevemente dos de ellas, que conducen a resultados equivalentes, el método de la densidad de corriente constante y el método de la caída del voltaje uniforme.

•

Observando la figura cabe destacar que, a diferencia del método de los momentos, para lograr el resultado matemático en forma simple, al aplicar cualquier método de sección cónica se deben utilizar como dato de cálculo los largos y corrientes de cada tramo del alimentador y no los largos y corrientes en cada derivación. Según lo expuesto, la caída de voltaje en el extremo de la línea de la figura será:

•   Siendo: •

         ∙∙∙  ∙∙∙+∙∙∙       ;     ;   

Si para el primer caso se le impone la condición que la densidad de corriente sea la misma en todos los tramos de la línea debe cumplir que:

         

•

Reemplazando este valor en la expresión Vp

  2 ∙  ∙        2 ∙  ∙  ∙  en donde:     2∙  ∙       ;   ;      densidad constante al caso considerado en el ejemplo anterior. En este caso se cumple que I1=55 A; I2=40 A; I3=18 A

L=90 m

 6,6 ∙ 56   2∙90  2,1 /  55   2,1  26,2  26,7  40   2,1  19,4  21,2  18   2,1  8,57  10

Si se replantea el problema imponiendo la segunda condición propuesta, vale decir, que exista un valor de caída de voltaje uniforme a lo largo de la línea, lo que significa que la caída de voltaje por unidad de longitud sea constante, ellos conducirá a los siguientes resultados: Definiendo la caída por unidad de longitud y como:

   

Si v: cte. Debe cumplirse que:

           

Y reemplazando el valor de Vp se deduce que:

 ∙∙  ∙∙  ∙∙      ;    ;    

Y en general para la derivación enésima:

 2 ∙  ∙      En ejemplo estudiado en los párrafos precedentes: 6,6  0,0734   90     2∙55   56∙0,0734  26,76  26,7   2∙40   56∙0,0734  19,46  21,2   ∙   ∙,  8,76  10

Como se puede apreciar, ambos métodos proporcionan resultados iguales, por lo tanto se les puede utilizar indistintamente sin otras consideraciones adicionales. Vale la pena hacer notar que desde el punto de vista del volumen o peso de cobre ocupado, tanto el criterio de la sección constante como los criterios de la sección cónica estudiados proporcionan un igual valor de peso, si se efectúa el calculo empleando las secciones teóricas, al emplear las secciones comerciales en el calculo aparecerán pequeñas diferencias producidas por las aproximaciones.

La decisión respecto de que criterio de cálculo se deberá tomar entonces en función a consideraciones practicas, como por ejemplo, que para tramos cortos no resulta conveniente diversificar acciones o recordando que dentro de cierto rango, las acciones mas pequeñas son proporcionalmente mas caras, en relación a su peso unitario.

Línea con cargas repartidas alimentada por dos extremos:

•   Sea la línea mostrada en la figura que esta alimentada por sus dos extremos, de modo que se cumple que VA=VB. La fuente de alimentación A esta entregando a la carga una corriente Ia y B una corriente Ib

En las condiciones indicadas existirá una rama que esta recibiendo corriente tanto desde A como desde B, cada parte de magnitud ia e ib respectivamente; a esta rama se le denomina “centro de gravedad”  de la línea y en este punto se encontrara también la máxima caída de voltaje de la línea aproximándose a el tanto desde A como de B. El problema se reduce entonces a ubicar el centro de gravedad G y separar el conjunto en dos líneas por un extremo, en la forma en que se muestra en la figura que viene a continuación y calcular la sección de cada parte por el método de los momentos eléctricos.

Para conseguir el objetivo propuesto se establece lo siguiente: Si VA= VB, la suma algebraica de las caídas de voltaje desde A hasta B vale cero, es decir lo que fue visto en la figura anterior

        0

Por razones de facilidad de cálculo definiremos una corriente ficticia igual a la suma de las corrientes de rama. De modo que además:

           

De acuerdo a lo expuesto, desarrollando la primera condición podemos establecer que:

 2 ∙  ∙  2(   )(   ) 2(   )(     )                  2(   )(   )     0 

Reduciendo algebraicamente esta expresión y reemplazando convenientemente la segunda condición se puede establecer que:

 ∙    ∙    ∙            

Y en general:

=  ∙  =  ∙  σ σ      ;;   

A continuación por simple diferencia se establece el valor de ia e ib, con lo cual queda determinada la ubicación del centro de gravedad.

• Ejemplo: En la línea de la figura se pide calcular la sección para que la caída de tensión máxima no exceda 3% VA = VB = 220 V • De acuerdo a las expresiones desarrolladas anteriormente: • I= 18 + 25 + 20 = 63 A • La corriente que entrega la fuente A será:

•

∙+∙+∙   63   29,44  

• Y la corriente que entrega la fuente B:

•

  63  29,44  33,56 

• Avanzando desde A hacia B, en la rama 1 se derivan 18 A; luego en el tramo 1 y la 2 circula una corriente I1 = Ia – i1= 29,44 – 18= 11,4 A y como a través de la rama 2 esta recibiendo la diferencia, 13,5 A, desde la fuente B, cosa que se puede comprobar fácilmente por cuanto desde B salen 33,56 A y en la rama 3 se derivan 20 A, luego B aporta 13,5 A hacia la rama 2 y esta es por tanto el centro de gravedad buscado.

• La línea se parte entonces tal como se muestra en la figura calculando finalmente la sección de acuerdo a lo indicado anteriormente:

• Este método de calculo se puede emplear también para dimensionar alimentadores en anillo. Para ello se procede suponiendo que la fuente de alimentación del anillo son dos fuentes separadas, quedando transformado el anillo en una línea abierta alimentada por sus dos extremos; en tales condiciones, se determina el centro de gravedad del anillo y se puede calcular la sección del conductor de la forma explicada.

Potencia máxima de transporte •  La potencia máxima de transporte dependerá de la corriente máxima admisible por el conductor usado, de forma estable, con lo cual su calculo sería:

   ∙  ∙   ∅  3  []

Pérdidas de potencia • Para el caso de las pérdidas de la línea esto queda expresado como:

Δ   Δ  3

Características de las líneas aéreas de distribución

Líneas aéreas • Concepto:  Debido que el flujo de carga eléctrica para que sea transportado necesita un medio altamente conductor, sumado a la necesidad de seguridad y conducción correcta para que estas cargas lleguen al punto en donde se requieren, es que existen como solución los conductores eléctricos. • Línea eléctrica aérea:   medio de trasporte de cargas que usa principalmente como medio de aislamiento el aire, para lo cual toma una gran importancia el distanciamiento que tengan los puntos energizados de los que no.

Características de los sistemas de distribución con líneas aéreas •   Aisladores: •   Apoyos • Postes de hormigón en media y baja tensión •   Crucetas •   Herrajes •   Antivibratorios •  Distancias de seguridad •  Sujeciones y accesorios

Aisladores • •

•

•

Los materiales usados comúnmente en los aisladores de las líneas aéreas son: Porcelana:  Comúnmente usados como aisladores tipo espiga en líneas de media tensión. Poseen problemas para la detección de fallas, pero al dañarse retienen esquirlas más que los de vidrio. Además su superficie es altamente lisa lo que evita la acumulación de polvo, evitado fallas. Vidrio:  Posee ventaja de la fácil detección de fallas, superficie altamente lisa más aun que la porcelana, lo que hace que su proceso de lavado sea menos frecuente (usado mayormente en líneas de alta tensión), al momento de dañarse son muy peligrosos por las esquirlas que vuelan. Polímeros:   comúnmente usados en estructuras de remate, como aisladores de cadena, pero hoy se esta cambiando a este tipo en general en todas las estructuras de media tensión, poseen una alta resistencia mecánica asociada a su ductilidad, su desventaja esta en su porosidad ya que hace que se deben realizar de forma más frecuente su limpieza para evitar fallas.

Apoyos • Al conjunto conjunto del poste, poste, con las cementaciones cementaciones y los soportes de los conductores, se le denomina, en general, apoyo. • Los apoyos apoyos para lín líneas eas aéreas aéreas están están someti sometidos dos a dif difere erent ntes es clases de esfuerzos, que podemos resumir como sigue:

Apoyos

• Atendiendo a su función en la línea, y de acuerdo con las pres prescr crip ipci cion ones es of ofic icia iale les, s, lo loss apoy apoyos os par para líne líneas as aére aéreas as pu pued eden en clasificarse clasificarse en •  Apoyos de alineación. •  Apoyos de ángulo. •  Apoyos de anclaje. •  Apoyos de fin de línea.

Postes de hormigón en media y baja tensión NORMA PARA POSTES DE HORMIGÓN ARMADO CARGAS DE SERVICIO EN LA CARGAS DE RUPTURA EN LA PUNTA PUNTA

TIPO

LARGO

(MT) 8,7 8,7 10,0 11,5 8,7 ENDESA 10,0 11,5 13.5 15.0 16.5 18.0

PESO

TRANSVERSAL

LONGITUDINAL

TRANSVERSAL

LONGITUDINAL

(KG)

(KG)

(KG)

(KG)

(KG)

600 650 750 940 670 780 960 2.000 2.400 2.800 3.200

125 175 175 175 300 300 300 350 400 450 500

120 135 150 165

250 350 350 350 600 600 600 700 800 900 1000

APROXIMADO

240 270 300 330

MEDIDAS LARGO COEFICIENTE ENTERRAMIEN PUNTA TO SEGURIDAD

BASE

(MT)

(CM)

(CM)

1,5 1,5 1,7 1,9 1,5 1,7 1,9 2,3 2,5 2,8 3,0

12X12 12X12 12X12 12X12 12X12 12X12 12X12 14X18 14X18 14X18 14X18

19,5X31,5 19,5X31,5 20,7X34,4 22 22X37,8 19,5X31,5 20,7X34,4 22 22X37,8 30,5X51 32 32,3X54,7 34 34,2X58,3 36X62

2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00

NOTA : LOS POSTES ENDESA DE 13,5 A 18 MT SOPORTAN ADICIONALMENTE UNA CARGA DE VIENTO DE 80 KG/M2 LOS POSTES PUEDEN SER DISEÑADOS PARA CONDICIONES CLIMÁTICAS DE HIELO - DESHIELO Y RESISTENTES A LA CORROSIÓN ELECTROLÍTICA ELECTROLÍTICA

Crucetas •   A pesar que sea uno las piezas principales de las estructuras de líneas aéreas sobre todo para líneas de media tensión, estas piezas son consideradas dentro del herraje de la estructura. Dentro de los materiales que podemos encontrar en la construcción de crucetas, al igual que los postes estas pueden ser de hormigón armado, madera, o metálicas.

Herrajes •

• • • • • • • • • •

           

Como parte de la construcción delineas aéreas se encuentra el herraje necesario para las uniones entre los conductores, amarras, crucetas, postes etc… dentro de las piezas podemos encontrar: Grampas de anclaje. Abrazaderas. Pernos de ojo. Tirantes. Golillas de presión. Grilletes. Eslabón bola. Horquillas. Preformadas. Etc..

Antivibratorios • Dispositivos antivibratorios pasivos o de refuerzo: Son los destinados a disminuir o evitar los efectos perjudiciales de las vibraciones del conductor, sobre sí mismo y el resto de los elementos (varillas para refuerzo de los puntos de sujeción, grampas especiales, etc.) •  Esto dispositivos son normalmente usados en líneas de alta tensión.

Distancias de seguridad Tabla de distancias eléctricas mínimas admisibles

Voltaje nominal del circuito Distancia mínima admisible Distancia mínima admisible entre fases [kV] para el personal fase a para el personal fase a fase tierra [mts] [mts] 0,66 Hasta 1,0

0,4

0,66

13,2

0,5

0,77

15

0,5

0,77

23

0,6

1,05

66

1,0

1,5

110

1,5

1,71

154

1,9

2,27

220

2,7

Nota: cunado existan condiciones climáticas adversas; se deben aumentar (20 a 30 cm) las distancias de seguridad indicadas anteriormente.

Sujeciones y accesorios • Estos implementos se utilizan en los apoyos de líneas aéreas y conductores aislados dentro de los cuales tenemos: • Abrazadera dentada aislante • Abrazadera doble suspensión • Varillas de sustentación • Manguito de conexión por compresión • Prensa bimetálica • Cinta autoadhesiva de PVC

características de los empalmes aéreos en los sistemas de distribución con líneas aéreas

•  Empalmes y conexiones. • Empalmes y derivaciones en las líneas de baja tensión. •  Derivaciones para acometidas. • Tendido de cables. • Tensado de cables. • Cruzamientos, proximidades y paralelismos en las líneas de baja tensión. • Puesta a tierra.

Empalmes y conexiones. •

El Empalme está constituido por un conjunto de materiales y equipos eléctricos cuya

finalidad es servir de interconexión entre la red de servicio público y una instalación interior; proporciona además un punto de medición de la energía eléctrica que dicha instalación consume, registrándose también en algunos casos contemplados en la estructura tarifaria fijada por ley, la potencia que se demanda de la red. Estos se componen principalmente de:

•

 Acometida, son los conductores y sus accesorios de canalización que van entre la red de distribución y el punto de soporte de la caja de empalme, el cual puede ser un poste adosado a un muro de la edificación de la propiedad considerada. Atendiendo a las condiciones impuestas por la red pública o por el terreno mismo, esta acometida puede ser aérea o subterránea.

•

Bajada, son los conductores y sus accesorios de canalización que van entre el punto de anclaje de la acometida y la caja de empalme; sirven para unir a aquella con los equipos de protección y medida. Se entiende aplicado este concepto solo a los empalmes con acometida aérea, por cuanto en tales casos hay un cambio de tipo de conductores y canalización entre la acometida y la bajada; no sucede lo mismo en los empalmes de acometida subterránea en los cuales la canalización entre la red pública y la caja de empalme es única y continua.

•

Caja de Empalme, es una caja o gabinete metálico que contiene él o los equipos de medida, la protección del empalme y eventualmente una regleta especial de conexiones que permite, entre otras cosas, intercalar medidores patrón con el fin de contrastar el equipo de medida y eventualmente calibrarlo.

Empalmes y conexiones. • • • • • • • • • • • • • • • •

Los Empalmes se agruparán según los siguientes criterios de clasificación como sigue: Según fases empleadas - Monofásicos simples - Monofásicos pareados - Monofásicos colectivos - Trifásicos Según su forma constructiva - Aéreos - Subterráneos Según la tensión de conexión - En alta tensión - En baja tensión Según forma de medición - Con medición directa - Con medición a través de transformadores de medida (de corriente y/o voltaje) - Con medición sólo de energía activa (kWh) - Con medición de energía activa (kWh) y energía reactiva (kAR) - Sólo con medición de energía activa - Con medición de energía y demanda contratada. - Con medición de energía y medición única de demanda. - Con medición de energía y medición diferenciada para la demanda en horas de punta y la demanda fuera de horas de punta.

Empalmes y derivaciones en las líneas de baja tensión.

• Dentro del norma NCH 4 /2003 punto 5, se encuentran especificadas las condiciones de que deben cumplir los empalmes, y en especial en el punto 5.4.3., las derivaciones en donde se indica. •   5.4.3.2.- Las uniones y derivaciones   entre conductores podrán hacerse mediante soldaduras de bajo punto de fusión, soldaduras de alto punto de fusión, conectores de baja compresión o conectores de alta compresión. En el caso de usar soldaduras de bajo punto de fusión, deberá verificarse previamente que la unión o derivación sea mecánicamente resistente. •

NA.La soldadura de bajo punto de fusión comúnmente empleada en instalaciones es la plomo - estaño, la de alto punto de fusión es la por  reacción química exotérmica; los conectores de baja compresión serán las  prensas empernadas y los conectores roscables y para alta compresión se tendrán los conectores aplicados con herramientas hidráulicas o similares.

Derivaciones para acometidas. •   5.4.3.5.- Las uniones y derivaciones  se aislarán convenientemente, debiendo recuperar a lo menos un nivel de aislamiento equivalente al propio del conductor, utilizando para ello cintas aislantes, mufas de resinas epóxicas, cubiertas termoretráctiles o mecanoretráctiles u otros medios aprobados. • 5.4.3.6.Las uniones no deberán quedar sometidas a tensión mecánica, excepto las uniones hechas en líneas aéreas; las derivaciones deberán cumplir esta exigencia sin excepción.

Tendido de cables. •

Respecto del tendido de cables la Nch 4 /2003 podemos encontrar en el punto 8 “MATERIALES   Y SISTEMAS DE CANALIZACIÓN”,   varios puntos normativos referidos al tendido de cables dentro de los cuales tenemos por ejemplo:

•

8.2.2.17.- La separación vertical entre conductores de distinta polaridad, en función de la distancia entre apoyos o vanos, se fijará de acuerdo a la tabla Nº 8.12. En caso de tendidos en que los conductores queden en un plano horizontal la separación se fijará de acuerdo a la norma NSEG 5 En 71.

Tensado de cables. • En general se tensarán los cable por encima del tense requerido, y se regulará destensando progresivamente hasta alcanzar la flecha adecuada. Además es conveniente esperar 24 horas antes de amarrar definitivamente, para que se iguales las tensiones en los vanos por efecto de las oscilaciones de los cables. • Cabe destacar que la fuerza aplicada para la tensión de los conductores dependerá del tipo de línea que se esté tensando (multiconductores, pre-ensamblado), líneas monopolares, y también dependerá del tipo de materiales que se use (cobre, aluminio, aleación), debido a su resistencia frente al esfuerzo mecánico. • Para esto normalmente se usa herramienta llamada tecle.

Cruzamientos, proximidades y paralelismos en las líneas de baja tensión. Cruzamientos:  se deberán de cumplir las siguientes condiciones:  Líneas eléctricas de AT: se procurará que le cruce se realice cerca de uno de los apoyos de la línea AT es esta deberá pasar por encima, respetando la distancia mínima de 1,5m.  Líneas eléctricas de BT; la distancia mínima entre conductores de distintas líneas será de 0,5m.  Líneas de telecomunicación: deberán pasar por debajo a una distancia mínima de 0,25m, aunque lo ideal seria mantener una separación de 0,5m



Carreteras o ferrocarriles sin electrificar: en la condición de flecha mas desfavorable será de 6m.  Ferrocarriles, tranvías y trolebuses: la distancia mínima entre los conductores y la línea de contacto será de 2m. Proximidades y paralelismos:  Líneas eléctricas de AT: se procurará evitar el paralelismo con líneas de AT a distancias menores a ,5 veces el apoyo mas alto.  Líneas de BT y/o telecomunicación: la distancia horizontal de los conductores mas próximos no será menor a 1m.  Con calles y carreteras: en la condición de flecha mas desfavorable será de 6m para vías rodadas y de 2,5 m para el resto

Puesta a tierra. • Dentro de la Nch 4 /2003 el punto 10 define la normativa sobre las puestas a tierra en donde tenemos como definición: • Se entenderá por tierra de servicio la puesta a tierra de un punto de la alimentación, en particular el neutro del empalme en caso de instalaciones conectadas en BT o el neutro del transformador que alimente la instalación en caso de empalmes en media o alta tensión, alimentados con transformadores monofásicos o trifásicos con su secundario conectado en estrella. • Se entenderá por tierra de protección a la puesta a tierra de toda pieza conductora que no forma parte del circuito activo, pero que en condiciones de falla puede quedar energizada. Su finalidad es proteger a las personas contra tensiones de contacto peligrosas.

Puesta a tierra. • Algunos de los punto que regula sobre las puesta a tierra son los siguientes: • 10.1.5.- El conductor de puesta a tierra de servicio tendrá aislación de color blanco, de acuerdo al código de colores.

Puesta a tierra. •

10.2.4.- La resistencia de cada puesta a tierra de protección en cualquiera de las dos soluciones no deberá ser superior a:

•

Donde VS es la tensión de seguridad, e I 0 es la corriente de operación de la protección del circuito o del equipo protegido por la puesta a tierra, I0=K*IN; siendo IN  la corriente nominal de la protección considerada y K una constante determinada de la tabla Nº 10.22.

cálculo eléctrico y mecánico de las líneas eléctricas en media y baja tensión.

Cables de aluminio acero utilizados en la distribución de media tensión.

•  AAC: todos los conductores de aluminio. Cuando por razones de diseño de la línea, la capacidad de corriente debe ser mantenida y se desea un conductor más liviano que el ACSR y la resistencia a la tracción o esfuerzo de tensión mecánico máximo no es un factor crítico; conductores trenzados de mayor flexibilidad (clases B y C) son usados en otras aplicaciones para conexiones o puentes de equipos eléctricos, en subestaciones, etc.

Cables de aluminio acero utilizados en la distribución de media tensión.

• AAAC: todos los conductores de aleación de aluminio. (mas común en redes MT). Cuando por razones de diseño de la línea, se necesita un esfuerzo de tensión elevado y una elevada relación esfuerzo mecánico-peso para la optimización de las flechas en vanos largos. Estos conductores son especialmente útiles para instalaciones en zonas costeras o de alta corrosión ambiental, donde los ACSR no pueden ser utilizados.

Cables de aluminio acero utilizados en la distribución de media tensión.

• ACSR: conductores de aluminio con alma de acero. Estos conductores ofrecen una resistencia a la tracción o esfuerzo de tensión mecánico óptimo para el diseño de estas líneas. El alma de acero de estos conductores está disponible en diversas formaciones, de acuerdo al esfuerzo de tensión deseado, sin sacrificar la capacidad de corriente del conductor.

Cables de aluminio acero utilizados en la distribución de media tensión.

• ACAR: conductores de aluminio con alma de aleación. Estos conductores ofrecen una buena resistencia a la tracción y una excelente relación esfuerzo de tensión peso, para el diseño de estas líneas cuando tanto la capacidad de corriente como la resistencia mecánica son factores críticos a ser considerados en el mismo. El alma de aleación de aluminio de estos conductores está disponible en diversas formaciones, de acuerdo al esfuerzo de tensión deseado. Además a igual peso, los conductores ACAR ofrecen mayor resistencia mecánica y capacidad de corriente que el ACSR.

Cálculo eléctrico de los conductores aluminio acero en media tensión. • Los cálculos eléctricos consisten en justificar la elección del conductor y de los aisladores utilizando las ecuaciones e hipótesis. • Para esto se toman criterios como: •  capacidad térmica. •  Capacidad de soportar cortocircuitos •  Perdida mínima en la líneas.

Cálculo mecánico de los conductores en media y baja tensión. •

Consiste en predecir el comportamiento del conductor ante diversas situaciones que se establecen.

•

Esas situaciones a partir de ahora se llamarán hipótesis y el objetivo es comprobar que bajo las peores condiciones climatológicas, para la zona por la que discurra la línea, el conductor resistirá sin romperse.

•

La elección de la longitud de vano regulador es un cálculo importante ya que nos da una aproximación de la longitud de los vanos para realizar cálculos posteriores. Primero se realizan cálculos del número de apoyos, la altura de los conductores y el peso total de los apoyos en función de la longitud de distintos vanos y se establecerá un vano económico corto, entendido como el vano que resulta económicamente interesantes donde, por dificultades del terreno, no podemos utilizar el vano económico largo, entendido como el vano más económico donde el terreno no presente limitaciones.

•

Después de realizar las operaciones necesarias para determinar el vano regulador, se procederá a realizar los cálculos mecánicos sobre el conductor. Sobre el conductor se ejercen unas fuerzas permanentes debidas a su propio peso, presiones debidas al viento y sobrecargas motivadas por el hielo. Para el cálculo de la presión ejercida por el viento, el Reglamento establece unas ecuaciones para cada uno de los elementos de la línea (conductores, cadenas de aisladores, apoyos de celosía, superficies planas o cilíndricas), pero en este momento nos centraremos en las ecuaciones de la fuerza del viento sobre los conductores, que es la siguiente

• • • • •

Para determinar la sobrecarga por hielo el territorio nacional se divide en 3 zonas: - A: La situada a menos de 500 m de altitud sobre el nivel del mar. En ésta zona no se tendrán en cuenta los efectos del hielo sobre los conductores. - B: La situada entre 500 y 1000 m de altitud sobre el nivel del mar. Se considerará una sobrecarga equivalente a un manguito de hielo de peso: 0,18 √d [kg/m] donde “d” es el diámetro del conductor en mm. - C: La situada a más de 1000 m de altitud sobre el nivel del mar. Se considerará una sobrecarga equivalente a un manguito de hielo de peso:0,36  √d  [kg/m] donde “d” es el diámetro del conductor en mm. La tracción máxima a la que serán sometidos los conductores nunca será mayor que la carga de rotura dividida por 2,5 aplicándoles las hipótesis, pero primero se tendrá que tomar un estado de referencia. A partir de este estado de referencia se calcularán las tracciones máximas para las hipótesis de tracción máxima y de flecha máxima, además de la comprobación de los fenómenos vibratorios en los conductores que pueden acortar la vida útil de los conductores, según aparece en el Reglamento.

• Las hipótesis anteriores muestran la tracción y la flecha en un estado determinado. • Para poder tender el cable se tiene que realizar un estudio más amplio para definir distintos valores de tensión y de flecha para los distintos vanos y temperaturas. A este estudio se le denomina tabla de tendido. Otro estudio de gran utilidad para facilitar las labores de tendido es la confección de unas plantillas con las catenarias que describen los cables. La ecuación de una catenaria es la siguiente:

Cálculo de la flecha •

Un conductor de peso uniforme, sujeto entre dos apoyos por los puntos A y B situados a la misma altura, forma una curva llamada catenaria. La distancia f entre el punto más bajo situado en el centro de la curva y la recta AB, que une los apoyos, recibe el nombre de flecha. Se llama vano a la distancia "a" entre los dos puntos de amarre A y B.

•

Los postes deberán soportar las tensiones TA y TB que ejerce el conductor en los puntos de amarre. La tensión T = TA = TB dependerá de la longitud del vano, del peso del conductor, de la temperatura y de las condiciones atmosféricas.

•

Para vanos de hasta unos 500 metros podemos equipararla forma de la catenaria a la de una parábola, lo cual ahorra unos complejos cálculos

•

La catenaria deberá emplearse necesariamente en vanos superiores a los 1000 metros de longitud, ya que cuanto mayor es el vano, menor es la similitud entre la catenaria y la parábola.

•

Calculamos a continuación la relación que existe entre la flecha y la tensión. Para ello representamos el conductor de un vano centrado en unos ejes de coordenadas:

•

Consideramos un trozo de cable OC que tendrá un peso propio P aplicado en el punto medio y estará sometido a las tensiones TO y TC aplicadas en sus extremos.

• Tomando momentos respecto al punto C tendremos:

 y



 P L x 2T 0

• Si llamamos P al peso unitario del conductor, el peso total del conductor en el tramo OC, que hemos llamado PL, será igual al peso unitario por la longitud del conductor, que cometiendo un pequeño error denominaremos x. • Por lo tanto admitiendo que:  P   L



 P   x 

• y sustituyendo esta expresión en la fórmula anterior del valor de y resulta:  y

 Px 

2

2T 

• Si ahora consideramos el punto A correspondiente al amarre del cable en vez del punto C, tendremos que:

 y



  f     x



a 2

• Por lo tanto al sustituir queda, de lo cual se puede despejar To:

  f  

 Pa 

2

8T 0

•   Si comparamos esta ecuación de la parábola con la de la catenaria, se puede apreciar una clara complejidad pero que para efectos de calculo los resultados son prácticamente los mismos.   f  

 Pa 2 

8T 

  f   

T 0  

 cosh  P   

   1 2T    aP 

características de las líneas subterráneas de distribución.

Líneas subterráneas de distribución. •  Cables subterráneos. • Cables aislados subterráneos para media tensión •  Empalmes subterráneo en baja y media tensión. •  Terminales de cables subterráneos en media tensión. • Cables subterráneos en baja tensión

Cables subterráneos.

Cables subterráneos. Papel Encintado

PPLP PVC

Aislamiento

PE Extruído

XLPE

EPR

Cables aislados subterráneos para media tensión

Cables aislados subterráneos para media tensión

Cables aislados subterráneos para media tensión • Dentro de la variedad de tipos de cables asilados para media tensión existen una serie de clases, 2,3KV; 3,3KV; 19KV; 33KV, la cuales dependiendo del nivel de tensión que se encuentra en la red que será instalado, será cual se usará de forma respectiva. Dentro de las normas de construcción asociadas a este tipos de conductores tenemos: • IRAM 2178 (hasta 33 kV) • IEC 60502-2 (hasta 30 kV)

Empalmes subterráneo en baja y media tensión • Dentro de las especificaciones técnicas sobre la construcción de empalmes, cabe destacar que dependiendo de la zona de concesión en donde se este construyendo pueden existir diversas exigencias necesarias a cumplir para la construcción del empalme, pero como tema general referido a la norma NCH 4 /2003 se pueden indicar lo siguiente: • 5.1.3.- Las cajas de medida del empalme se ubicarán en una posición tal que permita un fácil acceso para la lectura o control de los equipos de medida y eventuales trabajos de mantenimiento y las acometidas, sean aéreas o subterráneas, en ningún caso podrán atravesar propiedades vecinas.

Terminales de cables subterráneos en media tensión. • Terminal autocontraíble. • Las terminaciones autocontraíbles se instalan fácilmente sobre el cable en corto tiempo, consiguiéndose una alta confiabilidad operativa debido a su material de goma silicona y a su diseño integrado en una sola pieza. • La tecnología autocontraíble permite una fácil y rápida instalación ofreciendo un sello de presión constante y permanente sobre el cable sin la necesidad de agregar adhesivos en su interior.

Terminales de cables subterráneos en media tensión. • Desconectable: •  Terminal desconectable para vinculación a transformadores, tableros y motores. Aptos para cables unipolares de media tensión, tanto para interior como para exterior a 20 kV 250 A

Cables subterráneos en baja tensión

Cables subterráneos en baja tensión • Aplicaciones; Utilizados en distribución y fuerza. Servicios de entrada de energía eléctrica a edificios. En lugares húmedos o secos. Instalados en ductos o directamente bajo tierra o bajo agua, no expuestos a daños mecánicos.

Cables subterráneos en baja tensión • Dentro de las normas de fabricación que poseen los cables subterráneos en BT, tenemos: •  NBR 6251 (IEC 60502) •  ASTM B 172. •  Especificación CHILECTRA Nº 36 • UL – 83; NCh – 2020 Of. 1987; NEC • NCh-2804. Of 2003; ANSI/ICEA S-70 547

Cámaras para canalizaciones subterráneas en media y baja tensión. •   Excavaciones. •   Relleno. • Zanjas y canalizaciones en media y baja tensión. •  Tendido de cables.

Según Normal 4/2003 Canalización • 8.2.15.1.- Se entenderá por canalización subterránea a aquella en que los ductos o los conductores van enterrados directamente en el suelo. No se considerará canalización subterránea a aquella que se instale en el radier de una construcción.

Excavaciones • En base Norma 4/2003, se indica: • 8.2.15.2.- Al realizar un proyecto de canalizaciones subterráneas, deberá efectuarse un estudio cuidadoso de las condiciones del terreno y las instalaciones; en función de estas condiciones se determinará el tipo de canalización a emplear y sus características de construcción. Entre las condiciones de terreno que afectan a las características de las canalizaciones subterráneas está la presencia de napas freáticas superficiales, nivel de precipitaciones pluviales en la zona, estabilidad, composición química del terreno, etc.

Relleno • Dada la flexibilidad de la tubería, tiene mucha importancia el encamado y las características del material de relleno y el sistema de compactación que se emplee. • Para el relleno de la zanja se distinguen tres etapas bien definidas: Encamado, Relleno Inicial y Relleno Final • Encamado • El encamado debe dar al ducto un apoyo uniforme y parejo. Debe estar constituido por arena limpia. Esta arena se debe colocar en el fondo de la zanja cubriéndola en su totalidad y la capa debe tener 50 mm de espesor. • Tendido de la Tubería • Antes de ser bajada la tubería a la zanja debe ser inspeccionada para detectar posibles daños y además debe ser limpiada. El mismo procedimiento se hará con los otros componentes de la canalización. Los componentes dañados deben ser reemplazados. • Para evitar que en el interior de las tuberías se deposite agua, será necesario instalar los ductos con una pendiente mínima de 0,25 % hacia las cámaras.

Relleno

• Relleno Inicial  • La segunda etapa del relleno de la zanja debe alcanzar hasta unos 150 mm sobre la clave (parte superior del ducto) de la línea de tubos más superficiales de la canalización. Para este relleno podrá utilizarse material harneado proveniente de la misma excavación, con un tamaño máximo de 10 mm, siempre y cuando el material no contenga arcilla, materias orgánicas, pasto, hojas, raíces u otro material objetable. • La capacidad de resistencia de los ductos se basa fundamentalmente en la cuidadosa compactación del terreno que se hace en esta etapa. • Relleno Final  •   Para rellenar el resto de la zanja se procederá a cubrir la instalación con material seleccionado del mismo terreno, eliminando bolones, piedras grandes o material de desecho. La compactación podrá efectuarse manual o mecánicamente en capas de 100 a 150 mm de espesor cada una.

Zanjas y canalizaciones en media y baja tensión • Según Normal 4/2003 • 8.2.15.3.- Se podrán usar como sistema de canalización subterránea conductores aislados tendidos directamente en tierra, tuberías metálicas y tuberías no metálicas rígidas o semirrígidas. •   8.2.15.5.- No se permite el tendido de conductores directamente en tierra en jardines, bajo calzadas, bajo aceras, recintos pavimentados o sitios sobre los cuales se levanten construcciones definitivas. • 8.2.15.6.- En caso de que los conductores tendidos directamente en tierra deban cruzar bajo una calzada o vereda, este cruce deberá hacerse a través de un ducto apropiado que cubra todo el tramo.

Zanjas y canalizaciones en media y baja tensión • 8.2.15.7.- Tuberías metálicas. Se utilizarán tuberías de acero galvanizado rígidas para uso estado o tuberías metálicas flexibles aprobadas para este uso. • 8.2.15.8.- Tuberías no metálicas. Se usarán tuberías no metálicas rígidas y semirrígidas •   8.2.16.- Condiciones de instalación • 8.2.16.1.- Los conductores tendidos directamente en tierra se dispondrán en una zanja de ancho suficiente y de una profundidad mínima de 0,45 m, debiendo colocarse entre dos capas de arena o protegiéndose con una capa de mortero pobre de cemento coloreado de 0,10 m de espesor o por ladrillos o pastelones de hormigón colocados a lo largo de todo su recorrido. En zonas de tránsito de vehículos la profundidad de la zanja será de 0,80 m como mínimo.

Zanjas y canalizaciones en media y baja tensión • 8.2.16.3.- Los ductos se colocarán en una zanja de ancho y profundidad suficiente, considerando que deberán ir cubiertos por un mínimo de 0,45 m de tierra de relleno, exigiéndose una profundidad mínima de 0,80 m en zonas de tránsito de vehículos. • 8.2.16.6.- En canalizaciones formadas por varios ductos se usarán separadores ubicados a distancias convenientes para facilitar la colocación de los ductos y mantener su paralelismo. •   8.2.16.7.- Para las distintas disposiciones de ductos múltiples, la capacidad de radiación de calor de cada elemento se reducirá según su posición en el conjunto, de acuerdo a los porcentajes que se indican en la hoja de norma Nº5.Estos valores deberán considerarse al determinar las secciones de los conductores que se colocarán en las tuberías que conforman el ducto múltiple.

Porcentaje de capacidad de transporte que deberá considerarse al calcular la sección de los conductores, según su posición en el conjunto de ductos o vías de ductos multiples.

Tendido de cables • Recomendaciones: • Se debe rodar los carretes en el sentido en que fueron enrollados o se corre el peligro que se suelten y se traben vueltas. • Se debe, en lo posible, cuando hay diferentes niveles de terreno, devanar el carrete del nivel superior al inferior y no viceversa. • La temperatura del cable durante la operación de tendido, en una instalación fija, en toda su longitud y durante todo el tiempo de la instalación, en que esté sometido a curvaturas y enderezamientos, no debe ser inferior a 0º C. Esta temperatura se refiere a la del propio cable, no a la temperatura ambiente. Si el cable ha estado almacenado a baja temperatura durante cierto tiempo, antes del tendido deberá llevarse a una temperatura superior a los 0º C manteniéndolo en un recinto calefaccionado durante varias horas inmediatamente antes del tendido.

Tendido de cables • No se debe pintar la superficie de los cables, pues los solventes aplicados pueden deteriorar fuertemente a revestimientos o aislaciones. • Durante las operaciones de tendido, es aconsejable que el radio de curvatura de los cables no sea inferior a los siguientes valores: • 10 · (D + d), para los cables unipolares apantallados y para los armados o con conductor concéntrico; •   7,5 · (D + d), para los restantes tipos. Siendo D, el diámetro exterior del cable y d, el diámetro de un conductor.

Tendido de cables • Los esfuerzos de tracción no deben aplicarse a los revestimientos de protección, sino a los conductores de cobre o de aluminio, recomendándose que las solicitaciones no superen los 6 Kg por mm² de sección del conductor para cables unipolares y de 5 Kg por mm2 para cables tripolares de cobre •   Como un empalme o un terminal debe tratar de conservar todo lo posible las características físicas del cable al que se aplican, los empalmes o terminales de los cables se realizan con la máxima simplicidad y fiabilidad, elaborados con materiales similares a los utilizados en la fabricación de los cables. •   Para los cables con pantallas metálicas es necesario mantener la continuidad de la pantalla en los empalmes y elaborar deflectores de campo adecuados en los terminales, a fin de evitar solicitaciones eléctricas excesivas localizadas

cálculos de líneas eléctricas subterráneas en media y baja tensión.