UNE-EN_50341-1=2004

norma española

UNE-EN 50341-1

Julio 2004 TÍTULO

Líneas eléctricas aéreas de más de 45 kV en corriente alterna Parte 1: Requisitos generales Especificaciones comunes

Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV. Part 1: General requirements. Common specifications. Lignes électriques aériennes dépassant AC 45 kV. Partie 1: Règles générales. Spécifications communes.

CORRESPONDENCIA

Esta norma es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 50341-1 de octubre de 2001.

OBSERVACIONES

Véase introducción nacional en página 2.

ANTECEDENTES

Esta norma ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 207 Transporte y Distribución de Energía Eléctrica cuya Secretaría desempeña UNESA.

Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 33736:2004

LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

 AENOR 2004 Reproducción prohibida

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Grupo 146

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INTRODUCCIÓN NACIONAL

En esta Norma UNE-EN 50341-1 se incluyen, como anexo nacional normativo, los Aspectos Normativos Nacionales (NNA), para España, que corresponden a la parte 6 de la Norma Europea EN 50341-3:2001.

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NORMA EUROPEA EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM

EN 50341-1 Octubre 2001

ICS 29.240.20

Versión en español

Líneas eléctricas aéreas de más de 45 kV en corriente alterna Parte 1: Requisitos generales Especificaciones comunes

Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV. Part 1: General requirements. Common specifications.

Lignes électriques aériennes dépassant AC 45 kV. Partie 1: Règles générales. Spécifications communes.

Freileitungen über AC 45 kV. Teil 1: Allgemeine Anforderungen. Gemeinsame Festlegungen.

Esta norma europea ha sido aprobada por CENELEC el 2001-01-01. Los miembros de CENELEC están sometidos al Reglamento Interior de CEN/CENELEC que define las condiciones dentro de las cuales debe adoptarse, sin modificación, la norma europea como norma nacional. Las correspondientes listas actualizadas y las referencias bibliográficas relativas a estas normas nacionales, pueden obtenerse en la Secretaría Central de CENELEC, o a través de sus miembros. Esta norma europea existe en tres versiones oficiales (alemán, francés e inglés). Una versión en otra lengua realizada bajo la responsabilidad de un miembro de CENELEC en su idioma nacional, y notificada a la Secretaría Central, tiene el mismo rango que aquéllas. Los miembros de CENELEC son los comités electrotécnicos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

CENELEC COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN ELECTROTÉCNICA European Committee for Electrotechnical Standardization Comité Européen de Normalisation Electrotechnique Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung SECRETARÍA CENTRAL: Rue de Stassart, 35 B-1050 Bruxelles  2001 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CENELEC.

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ANTECEDENTES Esta norma europea fue preparada por el Comité Técnico TC 11, Líneas eléctricas aéreas que exceden de 1 kV en corriente alterna (1,5 kV en corriente continua), de CENELEC. El texto del proyecto fue sometido al Procedimiento de Aceptación Única (UAP) y fue aprobado por CENELEC como Norma Europea EN 50341-1 el 2001-01-01. Se fijaron las siguientes fechas: − Fecha límite en la que la norma europea debe adoptarse a nivel nacional por publicación de una norma nacional idéntica o por ratificación

(dop)

2002-05-01

− Fecha límite en la que deben retirarse las normas nacionales divergentes con esta norma

(dow)

2004-01-01

Los anexos denominados “normativos” forman parte del cuerpo de la norma. Los anexos denominados “informativos” se dan sólo para información. En esta norma, los anexos E, G, J y K son normativos y los anexos A, B, C, D, F, H, L, M, N, P, Q y R son informativos. En lo que concierne a los apoyos de líneas aéreas, el proyectista puede hacer referencia al prEN 1993-7-1, actualmente denominado como ENV 1993-3-1, preparado por el TC 250 de CEN, si lo considera apropiado.

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ÍNDICE Página INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................

15

1

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ......................................................................

17

2

DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y NORMAS PARA CONSULTA..............................

17

2.1

Definiciones.......................................................................................................................

17

2.2

Lista de símbolos ..............................................................................................................

24

2.3

Normas para consulta ......................................................................................................

29

3

BASES DE DISEÑO ........................................................................................................

34

3.1

Generalidades ...................................................................................................................

34

3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.9

Requisitos.......................................................................................................................... Requisitos básicos............................................................................................................. Fiabilidad de las líneas aéreas ......................................................................................... Requisitos de seguridad de lo construido ....................................................................... Requisitos de seguridad de las personas durante la construcción y mantenimiento .. Coordinación de resistencias ........................................................................................... Consideraciones adicionales ............................................................................................ Vida útil prevista .............................................................................................................. Durabilidad....................................................................................................................... Aseguramiento de la calidad ...........................................................................................

35 35 35 36 36 37 37 37 37 37

3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4

Estados límites .................................................................................................................. Generalidades ................................................................................................................... Estados límites últimos .................................................................................................... Estados límites de servicio ............................................................................................... Diseño en estado límite.....................................................................................................

37 37 37 37 38

3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3

Acciones ............................................................................................................................ Clasificaciones principales............................................................................................... Valores característicos de acciones ................................................................................. Valores combinados de acciones variables.....................................................................

38 38 39 40

3.5

Propiedades del material .................................................................................................

40

3.6 3.6.1 3.6.2

Modelado para el análisis estructural y la resistencia................................................... Generalidades ................................................................................................................... Interacciones entre cimentaciones de apoyos y el suelo ................................................

40 40 40

3.7 3.7.1 3.7.2 3.7.3 3.7.4

Valores de diseño y método de verificación ................................................................... Generalidades ................................................................................................................... Valores de diseño.............................................................................................................. Ecuación básica de diseño ............................................................................................... Combinación de acciones.................................................................................................

41 41 41 42 42

4

ACCIONES SOBRE LAS LÍNEAS................................................................................

43

4.1

Introducción .....................................................................................................................

43

4.2 4.2.1 4.2.2

Acciones, "aproximación general" ................................................................................. Cargas permanentes......................................................................................................... Cargas de viento ...............................................................................................................

43 43 43

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4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9 4.2.10 4.2.11

Cargas de hielo ................................................................................................................. Combinación de las cargas de hielo y viento.................................................................. Efectos de la temperatura................................................................................................ Cargas de construcción y mantenimiento ...................................................................... Cargas de seguridad......................................................................................................... Fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito ............................................................... Otras fuerzas especiales ................................................................................................... Casos de carga .................................................................................................................. Factores parciales para las acciones ...............................................................................

52 53 55 55 56 57 57 57 61

4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.7 4.3.8 4.3.9 4.3.10 4.3.11

Acciones, "aproximación empírica"............................................................................... Cargas permanentes......................................................................................................... Cargas de viento ............................................................................................................... Cargas de hielo ................................................................................................................. Cargas combinadas de hielo y viento.............................................................................. Efectos de la temperatura................................................................................................ Cargas de construcción y mantenimiento ...................................................................... Cargas de seguridad......................................................................................................... Fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito ............................................................... Otras fuerzas especiales ................................................................................................... Casos de carga .................................................................................................................. Factores parciales para las acciones (véase el anexo D)................................................

61 61 61 62 63 63 63 63 63 63 63 64

5

REQUISITOS ELÉCTRICOS........................................................................................

65

5.1

Clasificación de las tensiones...........................................................................................

65

5.2 5.2.1 5.2.2

Corrientes ......................................................................................................................... Corriente normal.............................................................................................................. Corriente de cortocircuito ...............................................................................................

66 66 66

5.3 5.3.1 5.3.2

Coordinación de aislamiento ........................................................................................... Generalidades ................................................................................................................... Origen y clasificación de las fatigas debidas a la tensión sobre las líneas aéreas y evaluación de las sobretensiones representativas ....................................................... Determinación de la tensión soportada de coordinación (Ucw)..................................... Determinación de la tensión soportada especificada(Urw) ............................................ Distancias de aislamiento eléctrico para evitar descargas ............................................

67 67

74 74 75 77

5.4.5

Distancias de aislamiento internas y externas................................................................ Introducción ..................................................................................................................... Consideraciones generales y casos de carga................................................................... Distancias de aislamiento en el vano y en el apoyo........................................................ Distancias de aislamiento a tierra en zonas alejadas de edificios, carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables......................................................................... Distancias de aislamiento a edificios, carreteras, otras líneas y áreas recreativas .....

5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3

Efecto de corona ............................................................................................................... Perturbaciones radioeléctricas........................................................................................ Ruido audible.................................................................................................................... Pérdida por efecto corona................................................................................................

85 85 85 86

5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3

Campos eléctricos y magnéticos...................................................................................... Campos eléctricos y magnéticos bajo una línea............................................................. Inducción de los campos eléctricos y magnéticos .......................................................... Interferencias con circuitos de telecomunicación ..........................................................

86 86 87 87

5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4

67 68 69 69

78 79

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6

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA ............................................................................

88

6.1

Objeto................................................................................................................................

88

6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4

Dimensionamiento a frecuencia industrial de los sistemas de puesta a tierra ............ Generalidades ................................................................................................................... Dimensionamiento con respecto a la corrosión y a la resistencia mecánica................ Dimensionamiento respecto a la resistencia térmica..................................................... Dimensionamiento con respecto a la seguridad de las personas ..................................

88 88 88 89 89

6.3 6.3.1 6.3.2

Construcción de sistemas de puesta a tierra .................................................................. Instalación de electrodos de tierra .................................................................................. Transferencias de potencial.............................................................................................

94 94 94

6.4

Medidas de puesta a tierra contra los efectos de los rayos ...........................................

95

6.5

Medidas para y sobre sistemas de puesta a tierra .........................................................

95

6.6

Inspección del lugar y documentación sobre sistemas de puesta a tierra....................

95

7

APOYOS ...........................................................................................................................

95

7.1

Consideraciones iniciales del diseño ...............................................................................

95

7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7 7.2.8

Materiales ......................................................................................................................... Aceros, tornillos, tuercas y arandelas, electrodos en las soldaduras............................ Acero conformado en frío................................................................................................ Requisitos para calidades del acero galvanizado........................................................... Pernos de anclaje.............................................................................................................. Hormigón armado............................................................................................................ Madera .............................................................................................................................. Materiales de las riostras o tirantes................................................................................ Otros materiales ...............................................................................................................

95 95 95 95 96 96 96 96 96

7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6 7.3.7 7.3.8

Torres de celosía de acero................................................................................................ Generalidades ................................................................................................................... Bases de diseño (Capítulo 2)............................................................................................ Materiales (Capítulo 3) .................................................................................................... Estados límites de servicio (Capítulo 4) (véanse también los NNA)............................. Estados límites últimos (Capítulo 5) ............................................................................... Uniones (Capítulo 6) ........................................................................................................ Fabricación y montaje (Capítulo 7) ................................................................................ Diseño verificado mediante ensayo (Capítulo 8)............................................................

96 96 96 96 96 97 98 99 99

7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.4.6 7.4.7 7.4.8

Postes de chapa de acero.................................................................................................. Generalidades ................................................................................................................... Bases de diseño (Capítulo 2)............................................................................................ Materiales (Capítulo 3) .................................................................................................... Estados límites de servicio (Capítulo 4) (véanse también los NNA)............................. Estados límites últimos (Capítulo 5) ............................................................................... Uniones (Capítulo 6) ........................................................................................................ Fabricación y montaje (Capítulo 7) ................................................................................ Diseño verificado mediante ensayo (Capítulo 8)............................................................

100 100 100 100 100 100 101 103 103

7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 7.5.5 7.5.6 7.5.7

Postes de madera .............................................................................................................. Generalidades ................................................................................................................... Bases de diseño ................................................................................................................. Materiales ......................................................................................................................... Estados límites de servicio (véanse también los NNA) .................................................. Estados límites últimos .................................................................................................... Resistencia de las uniones ................................................................................................ Diseño verificado mediante ensayo (Capítulo 8)............................................................

103 103 103 103 103 104 104 104

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7.6 7.6.1 7.6.2 7.6.3 7.6.4 7.6.5 7.6.6

Postes de hormigón .......................................................................................................... Generalidades ................................................................................................................... Bases de diseño ................................................................................................................. Materiales ......................................................................................................................... Estados límites de servicio (véanse también los NNA) .................................................. Estados límites últimos .................................................................................................... Diseño verificado mediante ensayo .................................................................................

105 105 105 105 105 105 106

7.7 7.7.1 7.7.2 7.7.3 7.7.4 7.7.5 7.7.6

Estructuras atirantadas. .................................................................................................. Generalidades ................................................................................................................... Bases de diseño ................................................................................................................. Materiales ......................................................................................................................... Estados límites de servicio ............................................................................................... Estados límites últimos .................................................................................................... Detalles de diseño para las riostras o tirantes o vientos................................................

106 106 106 106 107 107 108

7.8

Otras estructuras.............................................................................................................. 108

7.9 7.9.1 7.9.2 7.9.3 7.9.4 7.9.5 7.9.6 7.9.7

Terminaciones y protección contra la corrosión ........................................................... Generalidades ................................................................................................................... Galvanizado ...................................................................................................................... Metalización...................................................................................................................... Pintado sobre galvanizado en fábrica (Sistema dúplex) ............................................... Balizamiento diurno......................................................................................................... Utilización de aceros resistentes a la intemperie ........................................................... Protección de postes de madera ......................................................................................

109 109 109 109 109 110 110 110

7.10 7.10.1 7.10.2 7.10.3 7.11 7.12

Facilidades para el mantenimiento ................................................................................. Subida a las torres............................................................................................................ Mantenimiento ................................................................................................................. Requisitos de seguridad para las personas..................................................................... Ensayos de carga .............................................................................................................. Montaje e izado ................................................................................................................

110 110 110 110 110 110

8

CIMENTACIONES ......................................................................................................... 111

8.1

Introducción ..................................................................................................................... 111

8.2

Requisitos generales ......................................................................................................... 111

8.3

Investigación del suelo ..................................................................................................... 112

8.4

Cargas que actúan sobre las cimentaciones ................................................................... 112

8.5 8.5.1 8.5.2 8.5.3

Diseño geotécnico ............................................................................................................. Generalidades ................................................................................................................... Diseño geotécnico mediante cálculo................................................................................ Diseño geotécnico mediante medidas establecidas ........................................................

8.6

Ensayos de carga .............................................................................................................. 114

8.7

Diseño estructural ............................................................................................................ 114

8.8

Construcción e instalación............................................................................................... 114

9

CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA DE LÍNEAS AÉREAS CON O SIN CIRCUITOS DE TELECOMUNICACIONES ................................................. 115

9.1

Introducción ..................................................................................................................... 115

9.2 9.2.1 9.2.2

Conductores de aluminio ................................................................................................. 115 Características y dimensiones ......................................................................................... 115 Requisitos eléctricos ......................................................................................................... 116

112 112 113 113

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9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6

Temperaturas de servicio del conductor y características de las grasas ..................... Requisitos mecánicos ....................................................................................................... Protección contra la corrosión ........................................................................................ Requisitos de ensayo ........................................................................................................

116 116 116 117

9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3 9.3.4 9.3.5 9.3.6

Conductores de acero....................................................................................................... Características y dimensiones ......................................................................................... Requisitos eléctricos ......................................................................................................... Temperaturas de servicio del conductor y características de las grasas ..................... Requisitos mecánicos ....................................................................................................... Protección contra la corrosión ........................................................................................ Requisitos de ensayo ........................................................................................................

117 117 117 117 117 118 118

9.4

Conductores de cobre ...................................................................................................... 118

9.5 9.5.1 9.5.2 9.5.3 9.5.4 9.5.5 9.5.6

Conductores (OPCON) y cables de tierra (OPGW) que contienen circuitos de telecomunicaciones de fibra óptica............................................................. Características y dimensiones ......................................................................................... Requisitos eléctricos ......................................................................................................... Temperatura de servicio del conductor.......................................................................... Requisitos mecánicos ....................................................................................................... Protección contra la corrosión ........................................................................................ Requisitos de ensayo ........................................................................................................

9.6 9.6.1 9.6.2

Requisitos generales ......................................................................................................... 119 Prevención de daños......................................................................................................... 119 Factor parcial para conductores..................................................................................... 119

9.7

Informes de ensayo y certificados ................................................................................... 119

9.8

Selección, entrega e instalación de conductores............................................................. 119

10

AISLADORES.................................................................................................................. 119

10.1

Generalidades ................................................................................................................... 119

10.2

Requisitos eléctricos normalizados ................................................................................. 120

10.3

Requisitos para las perturbaciones radioeléctricas y la tensión de extinción del efecto corona............................................................................................................... 120

10.4

Requisitos para el comportamiento bajo contaminación.............................................. 121

10.5

Requisitos para los arcos de potencia ............................................................................. 121

10.6

Requisitos para el ruido audible ..................................................................................... 121

10.7

Requisitos mecánicos ....................................................................................................... 121

10.7 10.8.1 10.8.2 10.8.3 10.8.4

Requisitos de durabilidad................................................................................................ Requisitos generales para la durabilidad de los aisladores .......................................... Protección contra el vandalismo ..................................................................................... Protección de materiales férreos ..................................................................................... Protección adicional contra la corrosión........................................................................

10.9

Elección y especificación del material ............................................................................ 122

10.10

Características y dimensiones de los aisladores............................................................. 122

10.11 10.11.1 10.11.2

Requisitos para los ensayos de tipo................................................................................. 123 Ensayos de tipo normalizados ......................................................................................... 123 Ensayos de tipo opcionales .............................................................................................. 123

10.12

Requisitos de ensayo por muestreo................................................................................. 123

10.13

Requisitos para los ensayos individuales........................................................................ 124

118 118 118 118 118 119 119

121 121 122 122 122

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10.14

Resumen de los requisitos de ensayo .............................................................................. 124

10.15

Informes de ensayo y certificados ................................................................................... 124

10.16

Selección, entrega e instalación de aisladores ................................................................ 124

11

EQUIPAMIENTO DE LAS LÍNEAS − HERRAJES Y ACCESORIOS DE LAS LÍNEAS AÉREAS ............................................................................................ 124

11.1

Generalidades ................................................................................................................... 124

11.2 11.2.1 11.2.2

Requisitos eléctricos ......................................................................................................... 125 Requisitos aplicables a todos los herrajes y accesorios ................................................. 125 Requisitos aplicables a los herrajes que llevan corriente.............................................. 125

11.3

Nivel de perturbaciones radioeléctricas y tensión de extinción del efecto corona ...... 125

11.4

Características magnéticas .............................................................................................. 125

11.5

Requisitos para la corriente de cortocircuito y los arcos de potencia.......................... 125

11.6

Requisitos mecánicos ....................................................................................................... 125

11.7

Requisitos de durabilidad................................................................................................ 126

11.8

Selección y especificación del material ........................................................................... 126

11.9

Características y dimensiones de los herrajes................................................................ 126

11.10 11.10.1 11.10.2

Requisitos para los ensayos de tipo................................................................................. 127 Ensayos de tipo normalizados ......................................................................................... 127 Ensayos de tipo opcionales .............................................................................................. 127

11.11

Requisitos para los ensayos por muestreo...................................................................... 127

11.12

Requisitos para los ensayos individuales........................................................................ 127

11.13

Informes de ensayos y certificados.................................................................................. 127

11.14

Selección, entrega y montaje de herrajes y accesorios .................................................. 127

12

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD, CONTROLES Y RECEPCIÓN ............... 127

12.1

Aseguramiento de la calidad ........................................................................................... 127

12.2

Controles y recepción de la línea .................................................................................... 128

ANEXO A (Informativo) COORDINACIÓN DE RESISTENCIAS MECÁNICAS ................. 129 A.1

Criterios de diseño recomendados .................................................................................. 129

A.2

Coordinación de resistencias propuesta ......................................................................... 129

ANEXO B (Informativo) VELOCIDADES DEL VIENTO Y CARGAS DE HIELO EXTREMAS .................................................................... 131 B.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 131

B.2

Evaluación de los datos de las velocidades del viento extremas ................................... 132

B.3

Definición de la carga de hielo extrema.......................................................................... 132

B.4 B.4.1 B.4.2 B.4.3

Parámetros estadísticos del hielo .................................................................................... Carga de hielo básica ....................................................................................................... Carga de hielo máxima anual Im ..................................................................................... Carga de hielo máxima en varios años Imáx. ...................................................................

133 133 133 133

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B.4.4 B.4.5

Valor medio Imm del máximo anual de las cargas de hielo............................................ 133 Coeficiente de variación, vI, para el máximo anual de las cargas de hielo .................. 133

B.5 B.5.1 B.5.2

Evaluación de la carga de hielo extrema basándose en varias fuentes de datos ......... Fuentes de datos para la evaluación estadística............................................................. Están disponibles máximos anuales de las cargas de hielo durante periodos de al menos 10 años .......................................................................................................... Se conoce una carga máxima de hielo Imáx. solamente para un número limitado de años ................................................................................................. Evaluación del máximo anual de las cargas de hielo por medias de los análisis de datos meteorológicos......................................................................................

B.5.3 B.5.4 B.6 B.6.1 B.6.2

134 134 134 134 134

Combinación de velocidades del viento y cargas de hielo ............................................. 135 Carga de hielo extrema IL combinada con una velocidad del viento moderada VIH .. 135 Alta velocidad del viento VIL combinada con una carga de hielo moderada IH .......... 135

ANEXO C (Informativo) FUERZAS ESPECIALES ................................................................... 136 C.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 136

C.2

Fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito ............................................................... 136

C.3

Avalanchas, aludes de nieve ............................................................................................ 137

C.4

Terremotos........................................................................................................................ 137

ANEXO D(Informativo) DATOS ESTADÍSTICOS PARA LA DISTRIBUCIÓN DE GUMBEL DE LOS VALORES EXTREMOS .................................. 138 D.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 138

D.2

La distribución Gumbel................................................................................................... 138

D.3

Ejemplo de utilización de C1 y C2 ................................................................................... 142

D.4

Cálculo de C1 y C2 ............................................................................................................ 142

ANEXO E (Normativo)

REQUISITOS ELÉCTRICOS............................................................ 146

E.1

Definición de los símbolos utilizados en esta anexo ....................................................... 146

E.2 E.2.1 E.2.2 E.2.3 E.2.4 E.2.5

Coordinación de aislamiento ........................................................................................... Desarrollo de las fórmulas teóricas para el cálculo de distancias eléctricas ............... Tensión soportada específica para el aire Urw................................................................ Sobretensiones a tener en cuenta .................................................................................... Fórmulas para el cálculo ................................................................................................. Factor de altitud ...............................................................................................................

147 147 148 151 152 153

ANEXO F (Informativo) REQUISITOS ELÉCTRICOS............................................................ 155 F.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 155

F.2

Coordinación de aislamiento. Ejemplos de cálculo de Del, Dpp y D50Hz para diferentes tensiones del sistema.............................................................................. Rango I: Red de 90 kV equipado con cadenas de aisladores compuestas por 6 unidades .................................................................................................................. Rango I: Red de 90 kV equipado con cadenas de aisladores compuestas por 9 unidades .................................................................................................................. Rango II: Red de 400 kV .................................................................................................

F.2.1 F.2.2 F.2.3

155 155 157 158

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ANEXO G (Normativo)

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SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA................................................ 161

G.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 161

G.2

Dimensiones mínimas de los materiales de los electrodos de tierra que aseguran una resistencia al esfuerzo mecánico y a la corrosión ........................... 162

G.3

Cálculo de la corriente admisible.................................................................................... 163

G.4 G.4.1 G.4.2

Tensión de contacto y corriente en el cuerpo humano .................................................. 166 Equivalencia entre la tensión de contacto y la corriente en el cuerpo humano .......... 166 Cálculo teniendo en cuenta resistencias adicionales...................................................... 168

G.5

Medidas de las tensiones de contacto.............................................................................. 169

G.6 G.6.1 G.6.2

Factor de reducción relativo a los cables de tierra de las líneas aéreas....................... 169 Generalidades ................................................................................................................... 169 Valores de los factores de reducción de las líneas aéreas.............................................. 170

ANEXO H (Informativo) SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA................................................ 171 H.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 171

H.2 H.2.1 H.2.2

Bases para la verificación ................................................................................................ 171 Resistividad del suelo ....................................................................................................... 171 Resistencia a tierra........................................................................................................... 172

H.3 H.3.1 H.3.2

Instalación de electrodos de tierra y conductores de puesta a tierra........................... 175 Instalación de electrodos de tierra .................................................................................. 175 Instalación de conductores de puesta a tierra................................................................ 175

H.4 H.4.1 H.4.2 H.4.3

Medidas para y sobre los sistemas de puesta a tierra ................................................... Medida de las resistividades del suelo ............................................................................ Medida de las resistencias a tierra e impedancias a tierra ........................................... Determinación del incremento del potencial de tierra ..................................................

ANEXO J (Normativo)

176 176 176 177

TORRES DE ACERO DE CELOSÍA................................................ 179

J.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 179

J.2 J.2.1 J.2.2 J.2.3

Clasificación de las secciones transversales (apartado 5.3) .......................................... Generalidades ................................................................................................................... Clasificación (apartado 5.3.2).......................................................................................... Propiedades de la sección transversal efectiva de los elementos a compresión (apartado 5.3.5) ................................................................................................................

180 180 180 181

J.3 J.3.1 J.3.2

Características de las secciones transversales (apartado 5.4.2).................................... 182 Sección transversal bruta (apartado 5.4.2.1) ................................................................. 182 Sección neta (apartado 5.4.2.2) ....................................................................................... 182

J.4 J.4.1 J.4.2 J.4.3 J.4.4

Comprobación de la resistencia de la sección transversal ............................................ Tracción (apartado 5.4.3) ................................................................................................ Compresión (apartado 5.4.4)........................................................................................... Momento flector (apartado 5.4.5) ................................................................................... Fuerzas axiales y momentos flectores (apartado 5.4.8.3)..............................................

183 183 183 183 184

J.5 J.5.1 J.5.2 J.5.3 J.5.4

Comprobación de la resistencia al pandeo de los elementos (apartado 5.5) ............... Elementos sometidos a compresión (apartado 5.5.1) .................................................... Pandeo lateral de las vigas (apartado 5.5.2)................................................................... Flexión y tracción (apartado 5.5.3) ................................................................................. Flexión y compresión (apartado 5.5.4) ...........................................................................

184 184 185 185 185

J.6 J.6.1

Longitud de pandeo de los elementos ............................................................................. 186 Generalidades ................................................................................................................... 186

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J.6.2 J.6.3 J.6.4

Montantes y elementos principales ................................................................................. 186 Tipos de triangulaciones .................................................................................................. 187 Elementos compuestos ..................................................................................................... 191

J.7 J.7.1 J.7.2 J.7.3 J.7.4 J.8

Recomendaciones adicionales sobre la triangulación.................................................... Elementos perimetrales en encuadramientos horizontales (figura J.9)....................... Elementos perimetrales horizontales sin encuadramiento interior ............................. Pórtico articulado con diagonales principales en K ...................................................... Pórtico no articulado........................................................................................................ Cálculo de la esbeltez efectiva λeff (diseño validado por ensayos a escala real) ........

J.9 J.9.1 J.9.2

Selección de los casos de pandeo para los perfiles angulares (diseño validado por ensayos a escala real).................................................................... 197 Perfil angular simple........................................................................................................ 197 Elementos compuestos / Elementos unidos por presillas .............................................. 197

J.10

Elementos secundarios (arriostramientos)..................................................................... 198

J.11

Uniones atornilladas......................................................................................................... 199

ANEXO K (Normativo)

193 193 194 195 195 196

POSTES DE ACERO .......................................................................... 201

K.1

Definición de los símbolos utilizados en este anexo ....................................................... 201

K.2

Clasificación de las secciones transversales (apartado 5.3) .......................................... 202

K.3

Propiedades de los secciones transversales efectivas de las secciones transversales de clase 4 (apartado 5.3.5) ............................................................................................... 203

K.4

Resistencia de las secciones transversales circulares, sin orificios, bajo momento flector preponderante ............................................................................. 203

K.5 K.5.1 K.5.2

Resistencia de las secciones transversales poligonales, sin orificios, bajo momento flector preponderante ............................................................................. 204 Secciones transversales de clase 3 (apartado 5.4.8.2) .................................................... 204 Secciones transversales de clase 4 (apartado 5.4.8.3) .................................................... 205

K.6

Diseño de los pernos de anclaje....................................................................................... 205

ANEXO L (Informativo) REQUISITOS DE CÁLCULO PARA APOYOS Y CIMENTACIONES ......................................................................... 209 L.1

Requisitos estructurales................................................................................................... 209

L.2

Requisitos de configuración: tipos de apoyos y usos ..................................................... 209

L.3

Unión o fijación de conductores de fase y cables de tierra ........................................... 212

L.4

Aceros de construcción para las cimentaciones ............................................................. 212

L.5

Equipos de izado / mantenimiento .................................................................................. 212

L.6

Restricciones de masa-longitud....................................................................................... 212

ANEXO M (Informativo) VALORES TÍPICOS DE LOS PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DE SUELOS Y ROCAS ...................................................................... 213 M.1

Generalidades ................................................................................................................... 213

M.2

Definiciones....................................................................................................................... 213

M.3

Unidades............................................................................................................................ 213

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ANEXO N (Informativo) CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA AÉREOS.................... 217 N.1 N.1.1 N.1.2 N.1.3 N.1.4

Especificación de conductores y cables de tierra........................................................... Factores que influyen en la especificación de conductores y cables de tierra ............. Factores de explotación.................................................................................................... Requisitos de mantenimiento .......................................................................................... Parámetros medioambientales ........................................................................................

217 217 217 217 217

N.2

Selección de conductores y cables de tierra ................................................................... 218

N.3

Embalaje y entrega de conductores y cables de tierra .................................................. 219

N.4

Precauciones durante la instalación de conductores y cables de tierra ....................... 219

ANEXO P (Informativo) ENSAYOS SOBRE AISLADORES Y CADENAS DE AISLADORES DE LÍNEAS AÉREAS CON MATERIALES AISLANTES DE PORCELANA Y VIDRIO..................................... 220 ANEXO Q (Informativo) AISLADORES...................................................................................... 223 Q.1 Q.1.1 Q.1.2 Q.1.3 Q.1.4

Especificaciones sobre los aisladores .............................................................................. Factores que influyen en las especificaciones sobre los aisladores............................... Factores de explotación.................................................................................................... Requisitos de mantenimiento .......................................................................................... Parámetros medioambientales ........................................................................................

223 223 223 223 223

Q.2

Selección de aisladores ..................................................................................................... 224

Q.3

Embalaje y entrega de los aisladores.............................................................................. 224

Q.4

Precauciones durante la instalación de los aisladores................................................... 224

ANEXO R (Informativo) EQUIPAMIENTO DE LA LÍNEA − HERRAJES PARA LÍNEAS AÉREAS ................................................................... 225 R.1 R.1.1 R.1.2 R.1.3 R.1.4

Especificación y selección de los herrajes....................................................................... Factores que influyen en la especificación y selección................................................... Factores de explotación.................................................................................................... Requisitos de mantenimiento .......................................................................................... Parámetros medioambientales ........................................................................................

225 225 225 225 225

R.2

Embalaje y entrega de los herrajes................................................................................. 226

R.3

Precauciones durante la instalación de los herrajes...................................................... 226

ANEXO NACIONAL (Normativo) ASPECTOS NORMATIVOS NACIONALES PARA ESPAÑA................................................................... 227

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INTRODUCCIÓN

Estructura detallada de la norma La norma comprende tres partes: Parte 1: Requisitos generales. Especificaciones comunes Esta parte, también denominada "parte principal", incluye capítulos comunes a todos los países. Estos capítulos han sido preparados por los Grupos de Trabajo y aprobados por el CLC/TC 11. La "parte principal" está disponible en inglés, francés y alemán*. Parte 2: Índice de los Aspectos Normativos Nacionales Este índice da la lista de todos los Aspectos Normativos Nacionales (NNA1)) – ver el significado y los contenidos de los NNA más adelante, en la Parte 3: "Aspectos Normativos Nacionales”. Este índice está disponible en inglés, francés y alemán*. Parte 3: Aspectos Normativos Nacionales Los Aspectos Normativos Nacionales (NNA) reflejan las prácticas nacionales. En general incluyen desviaciones A, condiciones nacionales especiales y complementos nacionales. Desviaciones (A-dev2)): Las desviaciones A son requisitos exigidos por las leyes o reglamentos nacionales, que no pueden alterarse mientras se prepara la norma. Se hace referencia a las Reglas Internas de CENELEC, Parte 2, definición 3.1.9. Condiciones nacionales especiales (SNC3)): Las condiciones nacionales especiales son características o prácticas nacionales que no es posible modificar durante un largo período de tiempo, por ejemplo aquellas referidas a las condiciones climáticas, resistividad del terreno, etc. Se hace referencia a las Reglas Internas de CENELEC, Parte 2, definición 3.1.7/3.1.9. Complementos nacionales (NCPT4)): Los complementos nacionales reflejan las prácticas nacionales, que no son ni las desviaciones A ni las condiciones nacionales especiales. Se ha acordado en el seno del CLC/TC 11, que los NCPT deberían ser adaptados gradualmente a la "parte principal", con el objetivo de que la estructura de la norma europea EN habitual incluya solamente una "parte principal", las desviaciones A y las condiciones nacionales especiales.

* 1) 2) 3) 4)

Ahora también en español en esta Norma UNE-EN 50341-1. NNA, del inglés: National Normative Aspects. A-dev, del inglés: A-deviations. SNC, del inglés: Special National Conditions. NCPT, del inglés: National Complements.

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Reglas para numerar los NNA: Los NNA están numerados como sigue: AT

Austria

EN 50341-3-1

BE

Bélgica

EN 50341-3-2

CH

Suiza

EN 50341-3-3

DE

Alemania

EN 50341-3-4

DK

Dinamarca

EN 50341-3-5

ES

España

EN 50341-3-6*

FI

Finlandia

EN 50341-3-7

FR

Francia

EN 50341-3-8

GB

Gran Bretaña

EN 50341-3-9

GR

Grecia

EN 50341-3-10

IE

Irlanda

EN 50341-3-11

IS

Islandia

EN 50341-3-12

IT

Italia

EN 50341-3-13

LU

Luxemburgo

EN 50341-3-14 (no existen)

NL

Holanda

EN 50341-3-15

NO

Noruega

EN 50341-3-16

PT

Portugal

EN 50341-3-17

SE

Suecia

EN 50341-3-18

CZ

República Checa

EN 50341-3-19

x

xxxx

EN 50341-3-xx, etc.

Idioma: Los NNA están publicados en inglés y en el/los idioma/s nacional/es de los respectivos países.

*

Los NNA españoles se incluyen como anexo nacional normativo en esta Norma UNE-EN 50341-1.

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1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma se aplica a las líneas aéreas de alta tensión que exceden los 45 kV en corriente alterna y con una frecuencia asignada por debajo de 100 Hz. Esta norma especifica las condiciones generales que deben aplicarse para el diseño y la construcción de nuevas líneas aéreas y para garantizar que la línea es apropiada en relación con la seguridad de las personas, mantenimiento, funcionamiento y respeto al medio ambiente. NOTA 1 − El grado de aplicación de esta norma por cada país para las líneas aéreas ya existentes está sujeto a las condiciones de los aspectos normativos nacionales (NNA) aplicables a cada país*. NOTA 2 − El diseño y la construcción de líneas aéreas eléctricas (corriente alterna) con cables aislados, en las que las distancias de aislamiento interno, entre cables conductores y aislamiento externo, entre estos y el apoyo, el suelo, el cruzamiento y paralelismo con otras líneas o vías de comunicación, el paso sobre bosques, zonas urbanas u otras construcciones, puedan ser menores que los especificados en la norma, no están incluidos. Todas las demás condiciones de la norma se pueden aplicar a las líneas aéreas con cables aislados. Cuando sea necesario, las distancias de aislamiento pueden especificarse en los NNA. NOTA 3 − Esta parte de la norma se aplica a los cables de tierra de fibra óptica (OPGW1)) y a los conductores ópticos (OPCON2)). Sin embargo, la norma no se aplica a los sistemas de telecomunicaciones utilizados sobre líneas aéreas de transmisión, ya se trate de cables unidos a un conductor de fase o a un cable de tierra, o como cables separados sostenidos por los apoyos de la línea de transmisión (por ejemplo, todos los Autosoportados Dieléctricos, de Fibra Óptica (ADSS3)) o para equipos de telecomunicaciones montados en estructuras individuales de una línea aérea de transmisión. Cuando sea necesario, las condiciones pueden especificarse en los NNA.

Esta norma no se aplica a: − líneas aéreas eléctricas que estén dentro de zonas eléctricas cerradas, por ejemplo subestaciones, estaciones transformadoras e instalaciones similares, como se define en el Documento de Armonización HD 637; − catenarias de vías de ferrocarriles electrificados. 2 DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y NORMAS PARA CONSULTA 2.1 Definiciones4) Para los propósitos de esta norma europea, se aplican los términos y definiciones dados en el Vocabulario Electrotécnico Internacional (CEI 60050) capítulos 441, 466, 471, 601 y 604 y los siguientes. Para entender mejor la definición de ciertos términos usados en esta norma, algunas palabras están escritas en cursiva. El significado de estas palabras también aparece en este apartado. 2.1.1 acción a) fuerza (carga) aplicada al sistema (mecánico) (acción directa); NOTA − Una acción puede ser permanente, variable o accidental.

b) deformación o aceleración involuntaria causada, por ejemplo, por cambios de temperatura, humedad, asentamiento irregular o terremotos (acción indirecta). 2.1.2 acción accidental: Acción, normalmente de corta duración, con poca probabilidad de que suceda con una magnitud significativa durante la vida útil prevista de un material. NOTA − Se puede prever en muchos casos que una acción accidental cause graves consecuencias a menos que se tomen medidas especiales. * 1) 2) 3) 4)

Los NNA españoles se incluyen como anexo nacional en esta Norma UNE-EN 50314-1. OPGW, del inglés: Optical Ground Wire. OPCON, del inglés: Optical Conductor. ADSS, del inglés: All Dielectric Self Supporting. NOTA PREVIA − Las definiciones no se han colocado en orden alfabético, para respetar el orden de numeración del texto original en inglés.

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2.1.3 conductor de unión: Conductor que asegura una conexión equipotencial. 2.1.4 valores encerrados en un recuadro (encuadrados). Se dan como indicación unos valores numéricos identificados por "valores encuadrados”. Los Comités Nacionales pueden especificar otros valores en los NNA. 2.1.5 resistencia característica: Valor de la resistencia mecánica calculado usando los valores característicos de las propiedades del material. Estos valores pueden obtenerse de las Normas Experimentales ENV 1992-1-1, ENV 1993-1-1 o ENV 1995-1-1. 2.1.6 valor característico de una propiedad de un material: Valor de una propiedad de un material que tiene una probabilidad prescrita que alcanza a una hipotética serie ilimitada de ensayos. Este valor generalmente corresponde a una fracción específica de la supuesta distribución estadística de la propiedad en cuestión del material. Un valor nominal es utilizado como valor característico en algunas circunstancias. 2.1.7 valor característico de una acción: Principal valor representativo de una acción. Dado que este valor característico puede ser fijado sobre una base estadística, se elige de tal manera que corresponda a una alta probabilidad de que no se exceda en un sentido desfavorable durante un “período de referencia”, teniendo en cuenta la vida útil prevista del sistema y la duración de la situación de diseño. 2.1.8 distancia de aislamiento entre conductores: Separación mínima entre dos conductores [VEI 441-17-31]. 2.1.9 coeficiente de variación: Relación entre la desviación estándar y el valor medio. 2.1.10 combinación de acciones: Conjunto de valores de acciones de diseño para verificar la fiabilidad estructural en un estado límite bajo un caso de carga. 2.1.11 factor de combinación para una acción: Factor utilizado para determinar el valor de combinación para una acción. 2.1.12 valor de combinación para una acción: Valor asociado con el uso de combinaciones de acciones teniendo en cuenta una probabilidad reducida de sucesos simultáneos de los más desfavorables valores de varias acciones independientes. Valor obtenido al multiplicar el valor característico de una acción por el factor de combinación de una acción o, en circunstancias especiales, por determinación directa. 2.1.13 componente: Una de las partes principales de la red de líneas eléctricas aéreas con una función específica. Componentes habituales son apoyos, fundaciones, conductores, cadenas de aisladores y herrajes. 2.1.14 conductor (de una línea aérea): Uno o varios alambres de aluminio, aleación de aluminio, cobre, acero galvanizado, acero recubierto de aluminio o de cobre o una combinación de ellos, cableados conjuntamente, que tienen la función de conducir la energía eléctrica. [VEI 466-01-15: Alambres o combinación de alambres no aislados unos de otros, que se usan para el transporte de la energía eléctrica]. 2.1.15 corona (efecto corona): Descarga luminosa debida a la ionización del aire que rodea a un electrodo, causada por un gradiente de potencial que excede de un cierto valor. NOTA − Los electrodos pueden ser conductores, herrajes, accesorios o aisladores.

2.1.16

corriente a tierra: Corriente que fluye a la tierra por la impedancia a tierra.

2.1.17 resistencia de diseño: Resistencia estructural que asocia todas las propiedades estructurales con los respectivos valores de diseño de las propiedades de un material. 2.1.18 situación de diseño: Conjunto de condiciones físicas que representan un período de referencia para el que el diseño demostrará que los estados límite aplicables no son excedidos.

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2.1.19 valor de diseño de una propiedad de un material: Valor obtenido por el cociente entre el valor característico de una propiedad de un material y el factor parcial de la propiedad de este material o, en circunstancias especiales, por determinación directa. 2.1.20 valor de diseño de una acción: Valor obtenido de multiplicar el valor característico de una acción por el factor parcial de una acción. 2.1.21 vida útil prevista: Período durante el cual una estructura cumple la función prevista con un mantenimiento también previsto, pero sin que sean necesarias reparaciones substanciales. 2.1.22

acción dinámica: Acción que causa aceleraciones significativas de la estructura o de elementos estructurales.

2.1.23 tierra: Término para la tierra como sitio o localización, así como para la tierra como masa conductora, por ejemplo, tipos de suelo, limos, arena, grava, piedra, etc. 2.1.24 electrodo de tierra: Conductor bajo tierra conectado eléctricamente a esta tierra o conductor que va por dentro del hormigón y que está conectado a tierra por una gran superficie (por ejemplo, electrodo de puesta a tierra de una cimentación). 2.1.25 falta a tierra: Contacto eléctrico causado por una falta entre un conductor de fase del circuito principal y la tierra o una pieza puesta a tierra. Este contacto eléctrico puede suceder también por medio de un arco voltaico. Las faltas a tierra de dos o más conductores de fases de la misma red eléctrica, localizadas en diferentes puntos, se designan como faltas a tierra dobles o múltiples. 2.1.26 corriente de falta a tierra: Corriente que fluye desde el circuito principal a tierra o a partes de ésta si hay solamente un punto de falta a tierra en la localización de la falta (localización de la falta a tierra). 2.1.27 aumento del potencial de tierra: Diferencia de potencial entre un sistema de puesta a tierra y una tierra de referencia. 2.1.28 pica de tierra: Electrodo de tierra generalmente enterrado o introducido verticalmente a una mayor profundidad. Por ejemplo, un tubo, barra redonda o un perfil laminado. 2.1.29 potencial de la superficie de tierra: Diferencia de potencial entre un punto situado en la superficie de la tierra y la tierra de referencia. 2.1.30 tierra.

puesta a tierra: Cualquier medio y/o dispositivo, destinado a realizar un enlace eléctrico apropiado con la

2.1.31 conductor de puesta a tierra: Conductor que conecta la parte de la instalación que debe ser puesta a tierra, con un electrodo de tierra y colocado en el exterior del suelo (cable de tierra) o enterrado en el suelo. 2.1.32 sistema de puesta a tierra: Sistema eléctrico localmente limitado, formado por electrodos de tierra o conductores de tierra, y de conductores de unión conectados eléctricamente (o partes metálicas con la misma utilidad, por ejemplo, patas de torres, armaduras, cables metálicos cubiertos o enfundados). 2.1.33 cable de tierra: Un conductor conectado a tierra en alguno o en todos los apoyos, suspendido normalmente, aunque no necesariamente, por encima de los conductores de fase, para proporcionar un grado de protección contra descargas eléctricas [VEI 466-10-25]. NOTA − Un cable de tierra puede además contener alambres metálicos de telecomunicaciones.

2.1.34 intensidad eficaz de campo eléctrico: Raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los tres componentes eficaces del campo, dispuestos ortogonalmente unos respecto a otros.

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2.1.35 efecto de acción: Efecto de acciones en elementos estructurales, por ejemplo: fuerzas internas, momentos, fatigas y deformaciones. El valor de diseño del efecto de las acciones corresponde al efecto total de los valores de diseño de las acciones respectivas. 2.1.36 campo eléctrico: El campo eléctrico creado en la proximidad de un conductor con carga es el vector cuantificado por la intensidad del campo eléctrico, E. Esta cantidad es la fuerza ejercida por un campo eléctrico sobre una carga unitaria y se mide en voltios por metro (V/m). 2.1.37 elemento: Una de las partes de un componente. Por ejemplo, los elementos de una torre de acero de celosía son angulares de acero, cartelas y tornillos. 2.1.38 unión equipotencial: Conexión eléctrica entre partes conductoras, para reducir las diferencias de potencial entre estas partes. 2.1.39 probabilidad limitada de exclusión de una variable: Valor de una variable extraída de su función de distribución y correspondiente a una probabilidad asignada para que no sea excedida. 2.1.40 distancias de aislamiento externas: Todas las distancias de aislamiento que no son “distancias de aislamiento internas”. Incluyen las que se refieren al terreno, carreteras, edificios y construcciones (si son permitidas por las leyes nacionales) y los objetos susceptibles de encontrarse sobre uno cualquiera de ellos. 2.1.41 fallo (estructural): Estado de una estructura que ya no puede cumplir su función; por ejemplo, cuando un componente ha fallado por deformación excesiva, pérdida de estabilidad, vuelco, colapso, rotura, torcedura, etc. 2.1.42 acción fijada (solicitud de esfuerzos fijos): Acción de fuerzas con una distribución fijada sobre la estructura, de manera que la magnitud y la dirección de la acción sean determinadas inequívocamente para la totalidad de la estructura siempre que esta magnitud y dirección son determinadas en un punto de la estructura. 2.1.43 electrodo de puesta a tierra de una cimentación: Conductor metido en hormigón que está en contacto con la tierra en una gran superficie. 2.1.44 acción libre (solicitud de esfuerzos libres): Acción de fuerzas que puede tener cualquier distribución espacial sobre la estructura dentro de unos límites dados. 2.1.45 área frecuentemente ocupada: Áreas a las que acuden las personas con tanta frecuencia que el riesgo de falta a tierra simultáneo debe ser considerado (ejemplos: campos de juegos o deportes, pavimentos de carreteras públicas, zonas residenciales, etc.). NOTA − Las empresas propietarias y/o responsables de las mismas, deberían definir estas áreas.

2.1.46 tensión elevada de la red: El valor máximo eficaz de la tensión, encontrado en cualquier momento y en cualquier punto de la línea eléctrica aérea, bajo condiciones de operación normales y en función del cual se ha dimensionado la línea. 2.1.47 electrodo horizontal de tierra: Electrodo que normalmente está enterrado a baja profundidad. Por ejemplo, puede consistir en una pletina , un tubo o barra redonda conductora clavada en la tierra o un conductor cableado y puede llevar la forma de electrodo de tierra radiales, en anillo o malla, o una combinación de éstos. 2.1.48 impedancia de tierra de un sistema de puesta a tierra: Impedancia medida entre el sistema de puesta a tierra y la tierra de referencia. 2.1.49 distancia de aislamiento interna : Distancia de aislamiento de los cables conductores entre sí, entre estos y las partes del propio apoyo puestas a tierra, entre cables conductores y cables de tierra, así como también las distancias de aislamiento a otros circuitos instalados en el mismo apoyo. 2.1.50 estado límite (estructural): Estado a partir del cual la estructura ya no satisface los requisitos de funcionamiento previstos en el diseño.

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2.1.51

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parámetro de una carga: Identificación de la posición, magnitud y dirección de una acción libre.

2.1.52 casos de carga: Parámetros de cargas compatibles, conjunto de deformaciones e imperfecciones consideradas simultáneamente, con valores de acciones variables y acciones permanentes para una verificación en particular. 2.1.53 campo magnético: El campo magnético es una magnitud vectorial. La intensidad del campo magnético, H, se expresa en amperios por metro (A/m). 2.1.54 densidad de flujo magnético: La densidad de flujo magnético, también conocida como inducción magnética, es la fuerza ejercida sobre una carga que se mueve en el interior del campo y su unidad es la tesla (T). Una tesla equivale a 1 V ⋅ s/m2 o 1 weber por metro cuadrado (Wb/m2). 2.1.55 mantenimiento: Conjunto total de actividades llevadas a cabo durante la vida útil prevista de la red para mantener su operatividad. 2.1.56 tensión nominal: Tensión para el cual la línea eléctrica aérea está diseñada y a la que se refieren ciertas características operativas de explotación. 2.1.57

conductor óptico (OPCON1)): Conductor que contiene fibra óptica de telecomunicaciones.

2.1.58 cable de tierra de fibra óptica (OPGW2)): Conductor óptico usado solamente como cable de tierra. El componente conductor puede ser cableado, tubular o una combinación entre ambas. 2.1.59 factor parcial para una acción: El factor depende del nivel seleccionado de fiabilidad teniendo en cuenta la posibilidad de desviaciones desfavorables para los valores característicos de las acciones, modelado inexacto e incertidumbres en la evaluación de los efectos de las acciones. 2.1.60 factor parcial para una propiedad de un material: Factor que cubre desviaciones desfavorables para los valores característicos de las propiedades del material, factores de conversión aplicados inexactos e incertidumbres en las propiedades geométricas y en los modelos de resistencia. 2.1.61 acción permanente: Acción que interviene a lo largo de una situación de diseño dada y cuya variación en magnitud con el tiempo es despreciable en relación con el valor medio, o cuando la variación es siempre en la misma dirección (monótona) hasta que la acción alcanza un cierto valor límite. 2.1.62 perturbación de un campo eléctrico: Campo eléctrico en proximidad a un objeto conductor, que es perturbado por la presencia de dicho objeto. En este caso, para fines prácticos, debe hacerse referencia al “campo eléctrico no perturbado” (por ejemplo, el campo que puede existir en ausencia del objeto). 2.1.63 gradiente de potencial (repartición de potenciales): Influencia del potencial de tierra, especialmente el potencial de tierra en superficie, debido principalmente a los electrodos de tierra. 2.1.64 puesta a tierra para repartición de potenciales (electrodo de toma de gradiente de potencial): Conductor que, debido a su forma y características, es principalmente utilizado para la repartición de potenciales más que para establecer una cierta resistencia a tierra. 2.1.65 especificación de proyecto: Documento proporcionado por el comprador al contratista, que contiene detalles adecuados para todos los requisitos de materiales, diseño, cálculo, fabricación y montaje de un sistema o componente de una línea. La especificación de proyecto puede complementar los requisitos de esta norma, pero no debe dejar de lado sus condiciones técnicas ni suplantar las condiciones mínimas especificadas en esta norma. Debe reducirse al mínimo para cada proyecto, es decir, limitarse a los detalles únicos o específicos. 2.1.66 función: Función del sistema (línea eléctrica aérea), por ejemplo, transmitir energía eléctrica entre dos puntos o desde una parte del sistema. 1) OPCON, del inglés: Optical Conductor. 2) OPGW, del inglés: Optical Ground Wire.

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2.1.67 acción cuasiestática: Acción dinámica que puede ser descrita por modelos estáticos en los que son incluidos los efectos dinámicos. 2.1.68 interferencia de radio: Cualquier efecto en la recepción de una señal de radio debido a perturbaciones no deseadas en el espectro de frecuencia de la radio. Las interferencias de radio se deben principalmente a los sistemas de modulación de amplitud (señales de video-televisión y radio en AM) dado que otras formas de modulación (tales como la frecuencia modulada –FM- usadas para la emisión de señales de audio-video en radio y televisión) son generalmente mucho menos afectadas por interferencias que proceden de líneas aéreas. 2.1.69 factor de reducción en una línea trifásica: Proporción, r, de la corriente de falta a tierra (o retorno de corriente de tierra) sobre la suma de las corrientes homopolares o de secuencia cero en los conductores de fase del circuito principal. 2.1.70 tierra de referencia (tierra remota): Aquellas partes de la tierra que están fuera del área de influencia de un electrodo de tierra o de una red de puesta a tierra donde, entre dos puntos cualesquiera, se manifiestan tensiones imperceptibles debido a la corriente de tierra. 2.1.71 período de referencia: Período tomado teniendo en cuenta la vida útil prevista de la red o de alguno de sus elementos y/o del valor característico de una acción. 2.1.72 fiabilidad (eléctrica): Aptitud de una red para cumplir su función prevista bajo ciertas condiciones para un intervalo de tiempo dado. 2.1.73 fiabilidad (estructural): Probabilidad de que una red cumpla su función, bajo una serie de condiciones durante un período de referencia. La fiabilidad es así una medida del éxito de una red en el cumplimiento de su función. 2.1.74 resistencia (estructural): Propiedad mecánica de un componente, sección o elemento de una estructura, por ejemplo la resistencia a la flexión o al pandeo. Resistencia es la capacidad para resistirse a la rotura o a alguna otra forma de fallo estructural, susceptible de comprometer la seguridad de personas o tener un efecto deletéreo en el funcionamiento de la red. NOTA − Puede ser necesario considerar la resistencia a los efectos siguientes: − pérdida de equilibrio de la estructura o de alguna parte de ella, considerada como un cuerpo rígido, − fallo por excesiva deformación, rotura o pérdida de estabilidad de la estructura o de alguna parte de ella, incluyendo apoyos y fundaciones.

2.1.75 resistencia a tierra de un electrodo de tierra: Resistencia eléctrica de la tierra entre el electrodo de tierra y la tierra de referencia. En la práctica esto es una resistencia pura. 2.1.76 período de retorno: Intervalo de tiempo medio entre las apariciones sucesivas de una acción climática, de una amplitud mínima definida. La inversa del período de retorno da la probabilidad de exceder la acción en un año. 2.1.77 seguridad: Aptitud de una red de no causar daños personales o pérdida de vidas durante su construcción, operación y mantenimiento. 2.1.78 garantía: Aptitud de una red de ser protegida de sufrir un gran colapso (efecto en cascada) si falla un componente. Esto puede ser causado por factores eléctricos o estructurales. 2.1.79 estado límite de disponibilidad: Estado más allá del cual los criterios de servicio especificados para una estructura o elemento estructural ya no se cumplen. 2.1.80

resistividad del suelo: Resistencia eléctrica específica de la tierra.

2.1.81

cebado (“sparkover”): Descarga disruptiva.

2.1.82

acción estática: Acción que no causa aceleración significativa en la estructura o elementos estructurales.

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2.1.83 tensión de paso: Aquella parte del aumento de potencial por relación a la tierra, susceptible de comunicarse a una persona, cuyos pies están separados un metro, por ejemplo la corriente que fluye a través del cuerpo humano desde un pie hasta el otro. 2.1.84 resistencia mecánica: Propiedad mecánica de un material, normalmente se indica en unidades de tensión mecánica. 2.1.85 estructura: Combinación organizada de elementos unidos los unos a los otros y diseñados para prever un cierto nivel de rigidez. 2.1.86 apoyo: Término utilizado para los diferentes tipos de estructuras que sostienen a los cables conductores en las líneas eléctricas aéreas. 2.1.87

apoyo de ángulo: Apoyo de suspensión o de anclaje o amarre colocado en un ángulo del trazado de una línea.

2.1.88 apoyo anticascada: Apoyo de anclaje o amarre con o sin un ángulo de línea, que sirve adicionalmente como punto rígido en una línea, para limitar la caída en cascada de otros apoyos de la misma línea. 2.1.89

apoyo de suspensión: Apoyo equipado con cadenas de aisladores de suspensión.

2.1.90

apoyo de alineación: Apoyo de suspensión o de anclaje o amarre usado en línea recta.

2.1.91

apoyo de anclaje o de amarre: Apoyo equipado con cadenas de aisladores de anclaje o amarre.

2.1.92 apoyo fin de línea: Apoyo de anclaje o amarre capaz de resistir las fuerzas de tracción de todos los cables aplicadas en un solo sentido. 2.1.93 sistema (mecánico): Conjunto de componentes, con propiedades mecánicas, unidos entre sí para formar una línea eléctrica aérea. 2.1.94 red (eléctrica): Todos los elementos, con propiedades eléctricas, que se combinan para generar, transmitir y distribuir electricidad. 2.1.95 red con neutro aislado: Red (eléctrica) en la que los neutros de transformadores, generadores y transformadores de tierra no están conectados intencionadamente a tierra, excepto por uniones de alta impedancia destinadas a la señalización, medida o protección. 2.1.96 red de neutro directo o con puesta a tierra de baja impedancia: Red (eléctrica) en la cual al menos un neutro de un transformador, generador o transformador de tierra está directamente unido a la tierra o por medio de una impedancia débil, diseñado de tal modo que, debido a una falta a tierra en algún punto, la magnitud de la corriente de falta llegue a un relé automático fiable. 2.1.97 red con un neutro o fase a tierra de baja impedancia.: Red (eléctrica) con un neutro aislado o puesta a tierra por bobina de compensación, en el que caso de que no se autoextinga la falta a tierra, conductor de neutro o de fase del circuito principal, será enviado a tierra directamente o por medio de una baja impedancia, unos pocos segundos después de ocurrir la falta a tierra. 2.1.98 red con puesta a tierra resonante: Red (eléctrica) en el que al menos un neutro de un transformador o transformador de tierra, es enviado a tierra mediante una bobina y la inductancia combinada de todas las bobinas, está sincronizada a la capacidad del sistema de tierra para la frecuencia de operación. 2.1.99 interferencia de televisión: Tipo de interferencia de radio que afecta a los campos de frecuencia utilizados para la emisión de televisión. 2.1.100 tensión de contacto: Parte del aumento de potencial a tierra que cruza el cuerpo humano desde la mano hasta el pie (asumiendo que hay una distancia horizontal de un metro desde la parte expuesta de la instalación).

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2.1.101 potencial transferido: Aumento de potencial de un sistema de puesta a tierra causado por una corriente a tierra transferida, debido a un conductor conectado (por ejemplo, cables metálicos, gaseoductos, raíles) en áreas donde el aumento de potencial, por relación a la tierra de referencia, es débil o nulo. 2.1.102 estado límite último : Estado asociado con el colapso o con otras formas de fallo estructural que pueden poner en peligro la seguridad de las personas. NOTA − Corresponde generalmente a la máxima resistencia de carga de una estructura o elemento estructural.

2.1.103 indisponibilidad: Incapacidad de una red para cumplir su función. La indisponibilidad de una línea eléctrica aérea, resulta de un fallo estructural o de una fiabilidad eléctrica insuficiente, al igual que por un fallo debido a otros sucesos imprevistos tales como corrimientos de tierra, impacto de objetos, sabotaje, defectos de material, etc. 2.1.104 falta de fiabilidad estructural: Contrario de fiabilidad (estructural). También la probabilidad de un fallo (estructural). 2.1.105 acción variable: Acción que es bastante improbable que suceda bajo una situación de diseño dado o para la que la variación de la magnitud con el tiempo no es ni monótona ni despreciable en relación con el valor medio. 2.1.106 diferencia de tensión soportada: Diferencia de potencial que actúa como un generador de tensión en un circuito dado, con un valor límite que garantiza la seguridad de una persona cuando se usan resistencias adicionales conocidas (por ejemplo, calzado o suelos de material aislante). 2.2 Lista de símbolos Símbolo

Significado

Referencia

A

Acción accidental

3.4.1

A

Área proyectada en un plano perpendicular al viento

4.2.2.3

AK

Valor característico de una acción accidental

3.4.2

AK

Tensión residual característica de un conductor

4.2.7

Ains

Área proyectada de una cadena aisladora

4.2.2.4.2

Apol

Área proyectada de un poste

4.2.2.4.4

At

Área efectiva de los elementos de una cara de una torre

4.2.2.4.3

Atc

Área efectiva de los elementos de la cara de la cruceta de celosía

4.2.2.4.3

Atn

Área efectiva de los elementos de la cara n de celosía de una torre

4.2.2.4.3

aso

Distancia en línea recta entre partes con corriente y tierra

5.3.5.1

asom

Valor mínimo de aso

5.3.5.1

b1, b2

Anchura del panel de la torre de celosía

4.2.2.4.3

Cc

Factor de arrastre para los conductores

4.2.2.4.1

Ccl

Factor de arrastre para los conductores helados

4.2.4.2.

Cins

Factor de arrastre para cadenas de aisladores

4.2.2.4.2

Cpol

Factor de arrastre de postes

4.2.2.4.4

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Símbolo

Significado

Referencia

Ctc

Factor de arrastre para crucetas de celosía con viento perpendicular a la cara de la 4.2.2.4.3 cruceta

Ctn

Factor de arrastre para la cara n del panel de una torre de celosía

4.2.2.4.3

Cx

Factor de arrastre para un componente

4.2.2.3

D

Diámetro equivalente de conductores helados

4.2.4.4

Del

Distancia aérea mínima para prevenir una descarga perturbadora entre conductores 5.3.5.1 de fase y objetos de potencial de tierra durante sobretensiones rápidas o lentas. Del pueden ser tanto internas cuando se consideran distancias desde el conductor a la estructura de la torre como externas cuando se consideran distancias del conductor a obstáculos

Dpp

Distancia mínima aérea para prevenir una descarga perturbadora entre conductores 5.3.5.1 de fase de sobretensiones rápidas o lentas. Dpp, es una distancia de aislamiento interna.

D50Hz_p_e

Distancia mínima aérea para prevenir una descarga perturbadora con tensión a 5.3.5.1 frecuencia industrial entre un conductor de fase y objetos con potencial de tierra. D50 Hz_p_e es una distancia de aislamiento interna

D50Hz_p_p

Distancia mínima aérea para prevenir una descarga perturbadora con tensión a 5.3.5.1 frecuencia industrial entre conductores de fase. D50 Hz_p_p, es una distancia de aislamiento interna

d

Diámetro de un conductor

4.2.2.4.1

d

Distancia desde la parte superior de un poste

7.6.2.2

E

Fuerza de campo eléctrico

2.1.36

E

Valor total de los efectos de acciones

-

Ed

Valor total de diseño de los efectos de acciones

3.7.3

F

Acción (deformación forzada o impuesta)

3.4.1

Fd

Valor de diseño de una acción

3.7.2

Fk

Valor característico de una acción

3.4.2

FR,d

Carga de diseño del estado límite último

7.3.8

Ftest, R

Carga mínima de ensayo

7.3.8

FT

Valor característico de una acción con un período de retorno T

3.7.2

G

Acción permanente

3.4.1

GK

Valor característico de una acción permanente

3.4.2

GK

Valor característico del propio peso de conductores, aisladores y soportes

4.3.11

Gc

Factor de dilatación estructural para conductores

4.2.2.4.1

Gins

Factor de dilatación estructural para cadenas de aisladores

4.2.2.4.2

Gpol

Factor de dilatación estructural para postes

4.2.2.4.4

Gq

Factor de reacción ante el viento

4.2.2.3

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Símbolo

Significado

Referencia

Gt

Factor de dilatación estructural para torres de celosía

4.2.2.4.3

Gx

Factor de resistencia estructural para componentes

4.2.2.3

g

Factor de pico para el viento

4.2.2.3

H

Altitud de referencia para determinar la densidad del aire

4.2.2.2

H

Fuerza del campo magnético

2.1.53

H

Longitud total de un poste de hormigón

7.6.4

h

Altura sobre el suelo

4.2.2.1.4

h

Altura del panel de la torre de celosía

4.2.2.4.3

I

Carga de hielo por unidad de longitud del conductor

4.2.3.3

IK

Carga de hielo característica por unidad de longitud del conductor

4.2.3.2

IR

Carga de hielo de referencia por unidad de longitud de conductor

4.2.3.2

Ka

Factor de altitud

5.3.4

Kg

Factor de intervalo

5.3.5.2

Kg_sf

Factor de intervalo de aire en choque de maniobra

5.3.5.2

kT

Factor del terreno

4.2.2.1.5

kg

Factor de velocidad del aire

4.2.2.1.4

k1

Factor de reducción de la distancia mínima

5.4.3

L

Longitud de separación

4.2.2.4.1

L

Longitud del pie de la torre

7.7.5.3

LR

Regla del vano

4.2.10.1

LW

Contribución de la distribución del peso

4.2.3.3

Ln

Longitud del vano para el vano n

4.2.2.4.1

n

Número de variable

3.7.4

Q

Acción variable

3.4.1

QCK

Valor característico de la acción resultante al aplicar tensión a un conductor

4.3.11

QI

Aplicación a un conductor de cargas de hielo

4.2.3.3

QIK

Valor característico de acciones de hielo en conductores

4.2.4.1

QK

Valor característico de una acción variable

3.4.2

QP

Construcción y mantenimiento de cargas

4.2.6.1

QPK

Valor característico de construcción y mantenimiento de cargas

4.3.11

QWK

Valor característico de la acción del viento

4.2.4.1

QWc

Viento forzado en un soporte tangente

4.2.2.4.1

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Símbolo

Significado

Referencia

QWins

Viento forzado en una cadena de aisladores

4.2.2.4.2

QWpol

Viento forzado en un poste

4.2.2.4.4

QWt

Viento forzado en un panel de una torre de celosía

4.2.2.4.3

QWtc

Viento forzado en una cruceta de celosía

4.2.2.4.3

QWx

Viento forzado en algún elemento de la línea

4.2.2.3

Qn

Acción variable n

3.7.4

QnK

Valor característico de una acción variable n

3.7.4

Qo

Parte casi-estática de la respuesta

4.2.2.3

QI

Acción variable dominante

3.7.4

q

Presión dinámica del viento

4.3.2

qc

Presión dinámica del viento en conductores

4.3.2

qh

Presión dinámica del viento a una altura h sobre el suelo

4.2.2.2

qx

Presión dinámica del viento en algún elemento de los soportes o cadenas de 4.3.2 aisladores

R

Resistencia estructural

-

Ra

Resistencia adicional eléctrica

6.2.4.3

Rb

Tasa de cebado en retorno

5.3.3.5

Rd

Resistencia del diseño estructural

3.7.3

Rk

Valor característico de la resistencia de la fundación

8.5.2.1

Rsf

Tasa de cebado de protección del fallo

5.3.3.5

Rx

Parte resonante de la respuesta.

4.2.2.3

r

Factor de reducción de una línea de tres fases

2.1.69

T

Período de retorno de una acción climática

3.2.2

Tn

Período de retorno de una acción variable n

3.7.4

To

Tensión inicial horizontal en un conductor

4.2.7

T1

Período de retorno de una acción variable dominante

3.7.4

T'

Temperatura absoluta en una altitud de referencia H

4.2.2.2

tF

Duración de un fallo de corriente

6.2.4.3

UD

Diferencia de tensión que actúa como una fuente de tensión en un circuito con un 6.2.4.2 valor límite que garantiza la seguridad de aquellas personas que usen resistencias adicionales conocidas (por ejemplo calzado, materiales de superficie aislante)

UE

Ascenso del potencial de tierra

6.2.4.2

UT

Tensión de contacto

6.2.4.2

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Símbolo

Significado

Referencia

UTp

Tensión de contacto admisible, por ejemplo, la tensión que cruza al cuerpo 6.2.4.2 humano

Ucw

Tensión soportada de coordinación

5.3.1

Urp

Sobretensión representativa

5.3.1

Urw

Tensión soportada requerida

5.3.1

Us

Tensión más elevada de la red

5.3.2.2

U90%_ff_is

90% de la tensión soportada a impulso tipo rayo, de las cadenas de aisladores 5.3.3.4 instaladas en la línea

V

Velocidad del viento

4.2.2.1.1

VIh

Velocidad del viento asociada con nevadas a una altura h sobre el suelo

4.2.4.3

VR

Velocidad del viento de referencia

4.2.2.1.5

VR (II)

Velocidad del viento de referencia en las cercanías de un lugar de categoría II

4.2.2.1.5

Vg

Velocidad del viento en ráfaga

4.2.2.1.1

Vh

Velocidad del viento a una altura h sobre el suelo

4.2.2.1.6

Vmean

Principal velocidad del viento

4.2.2.1.1

Xk

Valor característico de una propiedad de un material

3.7.2

Xd

Valor de diseño de una propiedad de un material

3.7.2

Xnk

Valor característico de la propiedad n de un material

3.7.3

Xnd

Valor de diseño de la propiedad n de un material

3.7.3

zo

Parámetro de rugosidad del suelo

4.2.2.1.4

α

Exponente para la variación de la velocidad del viento con una altura sobre el 4.2.2.1.6 suelo

α

Factor de reducción para cargas heladas

4.2.10.2

β

Factor de reducción para la tensión del conductor

4.2.7

γ

Factor parcial

4.2.11

γA

Factor parcial para una acción accidental

3.7.2

γC

Factor parcial para cargas de tensión en el conductor

4.3.11

γF

Factor parcial para acciones

3.7.2

γG

Factor parcial para una acción permanente

3.7.2

γI

Factor parcial para una acción con hielo

4.2.4.1

γM

Factor parcial de seguridad para una propiedad de un material

3.7.2

γP

Factor parcial para la construcción y mantenimiento de carga

4.2.11

γPt

Factor parcial para una acción de fuerza de pretensión

7.6.4

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Símbolo

Significado

Referencia

γQ

Factor parcial para una acción variable

3.7.2

γQn

Factor parcial para una acción variable n

3.7.4

γW

Factor parcial para una acción de viento

4.2.11

ρ

Densidad del aire

4.2.2.2

ρE

Resistencia del suelo cerca de la superficie (Ω.m)

6.2.4.3

ρI

Densidad del hielo

4.2.4.2

ρ'

Densidad del aire correspondiente a una temperatura absoluta T’ y a una altitud de 4.2.2.2 referencia H

φ

Ángulo de incidencia para una dirección crítica del viento

4.2.2.4.1

φ

Ángulo entre la dirección del viento y el eje longitudinal de la cruceta de celosía

4.2.2.4.3

χ

Relación de solidez del panel de la torre

4.2.2.4.3

ψ

Factor de combinación para una acción

4.2.11

ψI

Factor de combinación para una acción con hielo

4.2.4.1

ψQ

Factor de combinación para una acción variable

3.4.3

ψQn

Factor de combinación para una acción variable n

3.7.4

ψW

Factor de combinación para una acción con viento

4.2.4.1

2.3 Normas para consulta Esta norma europea incorpora disposiciones de otras normas por su referencia, con o sin fecha. Estas referencias normativas se citan en los lugares apropiados del texto de la norma y se relacionan a continuación. Las revisiones o modificaciones posteriores de cualquiera de las normas referenciadas con fecha, sólo se aplican a esta norma europea cuando se incorporan mediante revisión o modificación. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de esa norma (incluyendo sus modificaciones). A continuación se especifican las normas. Estas referencias están en concordancia con los catálogos de CEN y CENELEC, y el catálogo de las normas de CEI fechado en 2001. Referencia

Título

EN ISO 1461

Recubrimientos galvanizados en caliente sobre productos acabados de hierro y acero. Especificaciones y métodos de ensayo.

EN ISO 9001

Sistemas de la calidad. Modelo para el aseguramiento de la calidad en el diseño, el desarrollo, la producción, la instalación y el servicio postventa.

EN ISO 9002

Sistemas de la calidad. Modelo para el aseguramiento de la calidad en la producción, la instalación y el servicio postventa.

EN ISO 9003

Sistemas de la calidad. Modelo para el aseguramiento de la calidad en la inspección y los ensayos finales.

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Referencia

Título

EN ISO 14713

Protección frente a la corrosión de las estructuras de hierro y acero. Recubrimientos de cinc y aluminio. Directrices.

EN 10025

Productos laminados en caliente, de acero no aleado, para construcciones metálicas de uso general. Condiciones técnicas de suministro.

EN 10149

Productos planos laminados en caliente de acero de alto límite elástico para conformado en frío.

EN 10204

Productos metálicos. Tipos de documentos de inspección.

EN 124651)

Postes de madera para líneas aéreas. Requisitos de durabilidad.

EN 12479

Postes de madera para líneas aéreas. Dimensiones. Métodos de medida y desviaciones admisibles.

EN 125091)

Postes de madera para líneas aéreas. Métodos de ensayo. Determinación del módulo de elasticidad, de la resistencia a la flexión, de la densidad y del contenido en humedad.

EN 125101)

Postes de madera para líneas aéreas. Criterios de clasificación resistente.

EN 125111)

Postes de madera para líneas aéreas. Determinación de los valores característicos.

EN 128431)

Postes y torres de hormigón prefabricado.

EN 22063

Recubrimientos metálicos y otros recubrimientos inorgánicos. Proyección térmica. Cinc, aluminio y sus aleaciones.

EN 50182

Conductores para líneas eléctricas aéreas. Conductores de alambres redondos cableados en capas concéntricas.

EN 50183

Conductores para líneas eléctricas aéreas. Alambres de aleación de aluminio-magnesio-silicio.

EN 50189

Conductores para líneas eléctricas aéreas. Alambres de acero galvanizado.

EN 503261)

Conductores para líneas eléctricas aéreas. Características de los productos de protección (grasas).

EN 503511)

Norma básica para los métodos de cálculo y de medida relativos a la influencia electromagnética de las redes de energía eléctrica y de las redes de tracción eléctrica en las redes de telecomunicaciones.

EN 503521)

Límites relacionados con la influencia electromagnética de las redes de energía eléctrica y de las redes de tracción eléctrica en las redes de telecomunicaciones.

EN 60071-1

Coordinación de aislamiento. Parte 1: Definiciones, principios y reglas (CEI 60071-1).

EN 60071-2

Coordinación de aislamiento. Parte 2: Guía de aplicación (CEI 60071-2).

EN 60305

Aisladores para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 kV. Elementos de las cadenas de aisladores de material cerámico o de vidrio para sistemas de corriente alterna. Características de los elementos de las cadenas de aisladores tipo caperuza y vástago (CEI 60305).

1) En preparación.

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Referencia

Título

EN 60383-1

Aisladores para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 000 V. Parte 1: Elementos de aisladores de cadena de cerámica o de vidrio para sistemas de corriente alterna. Definiciones, métodos de ensayo y criterios de aceptación (CEI 60383-1).

EN 60383-2

Aisladores para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 000V. Parte 2: Cadenas de aisladores y cadenas de aisladores equipadas para sistemas de corriente alterna. Definiciones, métodos de ensayo y criterios de aceptación (CEI 60383-1).

EN 60433

Aisladores de líneas aéreas con tensión nominal superior a 1 000V. Aisladores de cerámica para sistemas de corriente alterna. Características de las unidades de aisladores de tipo bastón (CEI 60433).

EN 60437

Ensayos de perturbaciones radioeléctricas de aisladores para alta tensión (CEI 60437).

EN 60507

Ensayos de contaminación artificial de aisladores para alta tensión destinados a redes de corriente alterna (CEI 60507).

EN 60794-1-1

Cables de fibra óptica. Parte 1-1: Especificación genérica. Generalidades (CEI 60794-1-1).

EN 60794-1-2

Cables de fibra óptica. Parte 1-2: Especificación genérica. Procedimientos básicos de ensayo para cables ópticos (CEI 60794-1-21).

EN 60865-1

Corriente de cortocircuito. Cálculo de efectos. Parte 1: Definiciones y métodos de cálculo. (CEI 60865-1).

EN 60889

Alambres de aluminio duro para conductores de línea aérea (CEI 60889).

EN 61232

Alambres de acero recubiertos de aluminio para usos eléctricos (CEI 61232).

EN 61284

Líneas eléctricas aéreas. Requisitos y ensayos para herrajes (CEI 61284).

EN 61325

Aisladores para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 000 V. Elementos de aisladores de cerámica o de vidrio para sistemas de corriente continua. Definiciones, métodos de ensayo y criterios de aceptación (CEI 61325).

EN 61395

Conductores para líneas eléctricas aéreas. Procedimientos para el ensayo de fluencia en conductores trenzados (CEI 61395).

EN 61466-1

Elementos de cadenas de aisladores compuestos para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 000 V. Parte 1: Clases mecánicas y acoplamientos de extremos normalizados. (CEI 61466-1).

EN 61466-2

Elementos de cadenas de aisladores compuestos para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 000 V. Parte 2: Características dimensionales y eléctricas (CEI 61466-2).

EN 61773

Líneas eléctricas aéreas. Ensayos de cimentaciones de estructuras (CEI 61773).

EN 61854

Líneas eléctricas aéreas. Requisitos y ensayos para separadores (CEI 61854).

EN 61897

Líneas eléctricas aéreas. Requisitos y ensayos para amortiguadores de vibraciones eólicas de tipo "Stockbridge" (CEI 61897).

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Referencia

Título

EN 187200

Especificación intermedia: Cables ópticos para uso en líneas eléctricas de potencia (OCEPL1)).

ENV 1090-1

Ejecución de estructuras de acero. Parte 1: Reglas generales y reglas para edificación.

EUROCÓDIGO 1

ENV 1991: Bases de proyecto y acciones en estructuras. ENV 1991-1: Bases de proyecto. ENV 1991-2-1: Acciones en estructuras. ENV 1991-2-4: Acciones en estructuras. Cargas del viento.

EUROCÓDIGO 2

ENV 1992: Proyecto de estructuras de hormigón. ENV 1992-1-1: Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación. ENV 1992-1-3: Parte 1-3: Reglas generales. Elementos y estructuras prefabricados de hormigón. ENV 1992-3: Proyecto de estructuras de hormigón. Parte 3: Cimentaciones de hormigón.

EUROCÓDIGO 3

ENV 1993: Proyecto de estructuras de acero. ENV 1993-1-1: Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación. ENV 1993-1-3: Reglas generales. Reglas complementarias para productos conformados en frío y calibrados y para bandas. ENV 1993-5: Pilotaje.

EUROCÓDIGO 5

ENV 1995: Proyecto de estructuras de madera. ENV 1995-1-1: Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación.

EUROCÓDIGO 7

ENV 1997: Proyecto geotécnico. ENV 1997-1: Parte 1: Reglas generales.

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ENV 1998: Disposiciones para el proyecto de estructuras sismorresistentes. ENV 1998-5: Cimentaciones, estructuras de contención y geotecnia.

HD 474 S1

Medidas de los acoplamientos para rótula y alojamiento de rótula de los elementos de cadenas de aisladores (CEI 60120).

HD 637 S1

Instalaciones eléctricas de tensión nominal superior a 1 kV en corriente alterna.

CEI 60038

Tensiones normales de CEI.

CEI 60050-441

Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI). Capítulo 441: Aparamenta y fusibles.

CEI 60050-466

Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI). Capítulo 466: Líneas aéreas.

CEI 60050-471

Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI). Capítulo 471: Aisladores.

CEI 60050-601

Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI). Capítulo 601: Producción, transporte y distribución de energía eléctrica. Generalidades.

CEI 60050-604

Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI). Capítulo 604: Producción, transporte y distribución de energía eléctrica. Explotación.

1) OCEPL, del inglés: Optical Cables to be used along Electrical Power Lines.

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Referencia

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Título

CEI 60287-3-1

Cables eléctricos. Cálculo de la intensidad admisible. Parte 3: Secciones sobre condiciones de funcionamiento. Sección 1: Condiciones de funcionamiento de referencia y selección de tipo de cable.

CEI 60372

Dispositivos de enclavamiento para las uniones entre los elementos de las cadenas de aisladores mediante rótula y alojamiento de rótula. Dimensiones y ensayos.

CEI 60471

Dimensiones de los acoplamientos con horquillas y lengüeta en los elementos de las cadenas de aisladores.

CEI/TR 60479-1

Efectos de la corriente sobre el hombre y los animales domésticos. Parte 1: Aspectos generales.

CEI/TR 60575

Ensayos de resistencia termomecánica y ensayos de resistencia mecánica en unidades de aisladores de cadenas.

CEI 60652

Ensayos mecánicos de torres para líneas eléctricas aéreas.

CEI 60720

Características de aisladores rígidos de peana.

CEI 60724

Límites de temperatura de cortocircuito en cables eléctricos de tensión asignada de 1 kV (Um = 1,2 kV) a 3 kV (Um = 3,6 kV).

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Cables de fibra óptica. Parte 4-1: Cables ópticos aéreos para líneas eléctricas de alta tensión.

CEI 60797

Resistencia mecánica residual de los elementos de cadenas de aisladores de vidrio o de material de cerámica para líneas aéreas después del deterioro mecánico del dieléctrico.

CEI/TR 60815

Guía para la selección de aisladores para condiciones de contaminación.

CEI/TR 60826

Carga y resistencia de líneas eléctricas aéreas de transporte.

CEI 60909

Cálculo de corrientes de cortocircuito en sistemas trifásicos de corriente alterna.

CEI 61109

Aisladores compuestos destinados a las líneas aéreas de corriente alterna de tensión nominal superior a 1 000 V. Definiciones, métodos de ensayo y criterios de aceptación.

CEI/TR 61211

Aisladores de material de cerámica o de vidrio para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 000 V. Ensayos de perforación.

CEI 61467

Aisladores para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 000 V. Ensayos de arco de potencia en corriente alterna de cadenas de aisladores equipadas.

CEI/TR 61597

Conductores para líneas eléctricas aéreas. Métodos de cálculo para conductores cableados.

CEI/TR 61774

Líneas eléctricas aéreas. Datos meteorológicos para calcular las cargas climáticas.

CEI 622191)

Conductores para líneas eléctricas aéreas. Conductores en forma de hilos, cableados en capas concéntricas.

CISPR 16-1

Especificación de los métodos y aparatos de medida de las perturbaciones radioeléctricas y de la inmunidad a las perturbaciones radioeléctricas. Parte 1: Aparatos de medida de las perturbaciones radioeléctricas y de la inmunidad a las perturbaciones radioeléctricas.

1) En preparación.

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Título

CISPR 16-2

Especificación de los métodos y aparatos de medida de las perturbaciones radioeléctricas y de la inmunidad a las perturbaciones radioeléctricas. Parte 2: Métodos de medida de las perturbaciones e inmunidad.

CISPR 18-2

Características de las líneas y aparamenta de alta tensión relativos a las perturbaciones radioeléctricas. Parte 2: Métodos de medida y procedimiento para establecer los límites.

CISPR 18-3

Características de las líneas y aparamenta de alta tensión relativos a las perturbaciones radioeléctricas. Parte 3: Código práctico para minimizar la generación de ruido radioeléctrico.

3 BASES DE DISEÑO 3.1 Generalidades Este capítulo de la norma presenta las bases y principios generales para el diseño estructural, geotécnico y mecánico de líneas aéreas que exceden de 45 kV en corriente alterna. Este capítulo debe leerse junto con los Eurocódigos 1, 2, 3, 5, 7 y 8. Las disposiciones de esta norma sustituyen los correspondientes capítulos de dichos Eurocódigos. Los principios generales del diseño de estructuras están basados en el estado límite, concepto usado junto con el método del factor parcial como se describe en el apartado 3.7. Los valores del factor parcial para acciones y propiedades del material dependen del valor de incertidumbre de cargas, resistencias, cantidades geométricas y modelo de diseño, y del tipo de estructura y tipo del estado límite. Los factores parciales pueden también depender de la coordinación de resistencias para la que ha sido diseñada la línea. En principio hay dos aproximaciones usadas para determinar valores numéricos de acciones y factores parciales. La primera está basada en la evaluación estadística de datos meteorológicos, datos experimentales y observaciones de campo. Conviene hacer esto en el contexto de una teoría probabilística fiable como se describe en la Norma CEI 60826. Una segunda aproximación es la que se basa en las medidas hechas en una larga y exitosa historia de construcciones de líneas aéreas. Para la mayoría de los factores propuestos en los Eurocódigos mencionados más arriba este es el principio a seguir. En la práctica, las dos aproximaciones se usan conjuntamente, véase la figura 3.1. En particular, un método estadístico requiere un suficiente conjunto de datos. En muchos casos valdrán actividades adicionales para obtener esos datos. La comparación con el método tradicional de diseño puede ser hecha, relacionándola con una larga experiencia vigente en la construcción y mantenimiento de líneas aéreas tal y como se menciona arriba. Desde este punto de vista, la aproximación estadística puede considerarse como un valor añadido a la mejor aproximación tradicional/empírica y viceversa. La "aproximación empírica" dada en el apartado 4.3 es una alternativa a la "aproximación general" y se aplica a las acciones del apartado 4.2. La "aproximación empírica" incorpora la experiencia de los reglamentos nacionales para alta tensión, que existen en algunos países desde 1900 aproximadamente. De este modo, esos reglamentos pueden dar una buena base para la calibración del método empírico. Debería llevarse a cabo una lista de control de ciertos valores con datos obtenidos de un análisis estadístico de información disponible para confirmar y calibrar el criterio de diseño. Cada comité nacional individual debe decidir qué requisitos nacionales y/o regionales son empleados en el diseño de líneas aéreas y también debe definir sus factores parciales apropiados, véanse los apartados 4.2.11 y 4.3.11. En caso de que se requiera. los comités nacionales pueden después decidir utilizar la "aproximación empírica" del apartado 4.3. Los factores parciales, al igual que los requisitos explicados, se encuentran en los NNA, siendo decisivos. Pueden también especificarse en una "especificación de proyecto".

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Fig. 3.1 − Visión general de la determinación de factores parciales

3.2 Requisitos 3.2.1 Requisitos básicos. Una línea eléctrica aérea debe diseñarse y construirse de forma tal que durante su vida prevista, – desempeñe su propósito bajo un conjunto de condiciones definidas, con niveles aceptables de fiabilidad y de manera económica. Esto se refiere a aspectos de requisitos de fiabilidad; – no sea susceptible de un colapso progresivo (en cascada) si sucede un fallo en un componente específico. Esto se refiere a aspectos de requisitos de seguridad de lo construido; – no sea susceptible de causar daños humanos o perdida de vidas durante su construcción y mantenimiento. Esto se refiere a aspectos de requisitos de seguridad de las personas. Una línea eléctrica aérea debe también diseñarse, construirse y mantenerse de forma tal que sea considerada la seguridad del público, duración, robustez, mantenimiento y el respeto a las condiciones medioambientales y al paisaje. Los requisitos arriba indicados deben estar en concordancia con la elección de materiales, un diseño apropiado y detallado, y un proceso de control específico para el diseño, producción y suministro de materiales, construcción y explotación del proyecto en cuestión. La situación de diseño seleccionada debe ser, con los casos de carga representativos, suficientemente riguroso y variado para abarcar todas las condiciones que pueden razonablemente ser anticipadas de que ocurran durante la construcción y vida útil prevista en el diseño de la línea aérea. 3.2.2 Fiabilidad de las líneas aéreas. La fiabilidad requerida para las líneas aéreas, incluyendo todos sus componentes y elementos, se obtiene, en el diseño, respetando esta norma y los Eurocódigos 1, 2, 3, 5, 7 y 8, así como las medidas de aseguramiento de la calidad apropiadas.

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Se aplica lo siguiente, a) o b): a) En concordancia con sus experiencias y calibraciones nacionales, llevadas a cabo por los comités nacionales, éstos pueden decidir aplicar un nivel fiable, normalmente correspondiente a la menor fiabilidad, nivel 1, mencionada abajo. Las excepciones a este punto deben darse en los NNA. b) Cuando se usa la aproximación estadística, pueden considerarse tres niveles diferentes de fiabilidad para líneas aéreas, que generalmente son los considerados en la tabla 3.1, cada uno de ellos corresponde a un periodo de retorno T de las acciones climáticas. Tabla 3.1 Niveles de fiabilidad Nivel de fiabilidad

Periodo de retorno T de las acciones climáticas Años

1

50

2

150

3

500

Las desviaciones respecto de estos niveles pueden ser hechas teniendo en cuenta los requisitos específicos del proyecto en cuestión. De todos modos, el nivel seleccionado debe al menos corresponder a la fiabilidad de nivel 1, excepto para construcciones temporales y/o componentes instalados temporalmente. NOTA − La fiabilidad anual de una línea aérea está fuertemente relacionada con el periodo de retorno T de una acción climática y está entre 1-1/T y 1-1/2T, el cual puede ser considerado como un valor mínimo. Puede encontrarse una información más ampliada en la Norma CEI 60826.

La fiabilidad absoluta de una línea aérea será, generalmente, difícil de conseguir. De todos modos, el nivel de fiabilidad 1 puede considerarse como una fiabilidad de referencia, mientras que los niveles de fiabilidad superiores son entendidos como relativos a la primera. Los niveles de fiabilidad, si así se decide, se dan en los NNA. 3.2.3 Requisitos de seguridad de lo construido. Los requisitos de seguridad de lo construido corresponden a cargas especiales y/o medidas proyectadas para prevenir fallos progresivos incontrolables (o en cascada). Un fallo en una línea puede producirse debido a defectos en los materiales, sucesos desfavorables (por ejemplo por el impacto de un objeto, deslizamientos de tierra, etc.) o una acción climática inusual. Es esencial que el fallo sea limitado al cantón o muy cercano al lugar del suceso, donde la sobrecarga ha ocurrido, excediendo la resistencia de los componentes. Para prevenir fallos en cascada, se simulan algunas acciones y condiciones de carga como se propone en esta norma, en el capítulo 4. Un alto nivel de seguridad de lo construido puede estar justificado en algunas líneas aéreas tanto debido a su importancia en la red como por su exposición a cargas climáticas severas. En tales casos se pueden aplicar medidas adicionales para incrementar la seguridad de lo construido de acuerdo con la experiencia y el tipo de línea que se va a diseñar. La inserción de apoyos de anticascada a intervalos específicos, puede adoptarse como medida para limitar un colapso progresivo. 3.2.4 Requisitos de seguridad de las personas durante la construcción y mantenimiento. Los requisitos de seguridad de las personas son destinados a asegurar que la construcción y las operaciones de mantenimiento no ponen en peligro la seguridad de las personas. Los requisitos de seguridad de las personas de esta norma están compuestos por cargas especiales, definidas en los apartados 4.2.6 y 4.3.6, para las cuales los componentes de la línea deben diseñarse (especialmente los apoyos).

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3.2.5 Coordinación de resistencias. Considerar una línea aérea como un sistema requiere una coordinación de las resistencias de los componentes que constituyen la línea. En esta norma las condiciones específicas sobre la coordinación de las resistencias están referidas en los NNA. NOTA − La coordinación de resistencias es en la práctica normalmente obtenida por conjunción de los factores parciales y/o los casos de carga.

El anexo A da detalles del concepto de coordinación de resistencias basándose en la Norma CEI 60826. 3.2.6 Consideraciones adicionales. Al tomar una línea aérea como un elemento dentro del medio ambiente debe tomarse en cuenta el mismo y las situaciones legales existentes en una región o país en particular. La seguridad de los seres humanos y la protección de la vida salvaje y el ganado, por ejemplo los pájaros, ganado vacuno, etc. debe considerarse apropiadamente. Pueden darse los requisitos específicos en los NNA. 3.2.7 Vida útil prevista. La vida útil prevista es el periodo previsto para el cual una línea aérea va a ser usada para su propósito prefijado con un mantenimiento previsto pero sin que sean necesarias reparaciones substanciales. La vida útil prevista de las líneas aéreas se considera que es, generalmente, de 50 años, a menos que se defina otra cosa en las especificaciones del proyecto. NOTA − El periodo operativo será normalmente de entre 30 y 80 años.

3.2.8 Durabilidad. La durabilidad de un apoyo o de una parte de éste, en su entorno debe ser tal que con un mantenimiento apropiado, permanezca apto para su uso dentro de la vida útil prevista. Las condiciones medioambientales, climáticas y atmosféricas deben evaluarse en el periodo de diseño, para ver su influencia en relación con la durabilidad y posibilitar las disposiciones adecuadas para la protección de los materiales. 3.2.9 Aseguramiento de la calidad. Para suministrar una línea aérea, que cumpla con los requisitos e hipótesis hechos en la fase de diseño, deben adoptarse, procedimientos de aseguramiento de la calidad apropiados, durante las fases de diseño y construcción. NOTA − El aseguramiento de la calidad está descrito en la Norma EN ISO 9001.

3.3 Estados límites 3.3.1 Generalidades. Los estados límites son estados bajo los cuales, las líneas aéreas dejan de satisfacer, las condiciones de funcionamiento para las que han sido diseñadas. Normalmente, se hace una distinción entre estado límite último y estado límite de servicio. 3.3.2 Estados límites últimos. El estado límite último está asociado con el colapso o con otras formas similares de fallo estructural debidas a excesiva deformación, pérdida de estabilidad, vuelco, rotura, pandeo, etc. Los estados de los daños previos al colapso estructural, los cuales, por simplicidad, son considerados en lugar del colapso mismo, son también tratados como estados límites últimos. Los estados límites últimos se refieren a: – la fiabilidad y seguridad de apoyos, cimientos, conductores y equipamiento; – la seguridad de las personas. 3.3.3 Estados límites de servicio. El estado límite de servicio corresponde a unas ciertas condiciones definidas bajo las cuales los requisitos de servicio especificados de una línea aérea no se cumplen.

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Los requisitos de servicio se refieren a: – el funcionamiento mecánico de apoyos, cimentaciones, conductores y equipamiento; – las distancias eléctricas de aislamiento. Los estados límites de servicio que pueden considerarse son: – deformaciones y desplazamientos que afectan al aspecto o efectividad del apoyo, incluyendo una reducción de las distancias eléctricas de aislamiento; – vibraciones que causen daño a los conductores, apoyos o equipamiento o que limiten su efectividad funcional; – daños (incluido rotura) que probablemente afecten de forma adversa a, la duración o función de los apoyos, conductores, aisladores y herrajes de la línea. Conviene hacer referencia a los NNA y a las especificaciones de proyecto, cuando se redacten las recomendaciones sobre los estados límites del servicio y los criterios de ejecución. 3.3.4 Diseño en estado límite. Puede llegarse al diseño en estado límite: – poniendo a punto modelos de estructura y modelos de carga, para comprobar los estados límites últimos importantes y de servicio, considerando varias situaciones de diseño y casos de carga; – verificando que no sean excedidos los estados límites, cuando los valores de diseño para acciones, propiedades del material y datos geométricos, se aplican a los modelos. Los valores de diseño se obtienen normalmente, mediante el uso de valores característicos o valores de combinación o combinatorios (como se define en esta norma) en conjunción con factores parciales definidos en esta norma y en los Eurocódigos 2, 3, 5, 7 y 8. En algunos casos puede ser apropiado determinar directamente los valores de diseño. Los valores deben ser elegidos cuidadosamente y deben corresponder, al menos, al mismo grado de fiabilidad para los diversos estados límites, implícitos en los factores parciales de esta norma. 3.4 Acciones 3.4.1 Clasificaciones principales. Una acción, F, es: – una acción directa, por ejemplo una fuerza (carga) aplicada a los apoyos incluyendo sus cimentaciones, a los conductores, etc.; – una acción indirecta, por ejemplo una deformación impuesta, causada, por ejemplo, por cambios en la temperatura, variación o inestabilidad en el agua subterránea, terreno inestable, siempre y cuando sea aplicable. Las acciones se clasifican: a) por su variación en el tiempo: 1) acción permanente (G), por ejemplo, el peso propio de los apoyos, incluyendo sus cimentaciones, anclajes y equipos de fijación. El propio peso de los conductores y los efectos aplicables de la tensión en los mismos a una temperatura de referencia, véase capítulo 4, al igual que inestabilidad en los apoyos se consideran acciones permanentes.

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2) acciones variables (Q), por ejemplo, cargas del viento, cargas del hielo u otras cargas impuestas. Las cargas del viento y del hielo al igual que las temperaturas aplicables, son condiciones climáticas que pueden evaluarse por métodos probabilisticos (concepto de fiabilidad) o sobre una base deterministica. Los efectos de la tensión en el conductor debidos al viento, hielo y cambios de temperatura respecto a la temperatura de referencia, son acciones variables. NOTA − El esfuerzo vertical del propio peso del conductor sobre el apoyo [en otras palabras el vano de peso (gravivano)], está afectado por desviaciones respecto al estado de referencia de la tensión del conductor, debido a deslizamientos del conductor y variaciones de temperatura.. Como se ha mencionado, esta variación respecto al estado de referencia es una acción variable. Cuando sea un problema para el diseño, especialmente si no hay otras condiciones climáticas presentes, la incertidumbre de tales variaciones desfavorables o favorables- deben considerarse utilizando un factor parcial sobre su propio peso [o sobre el vano de peso (gravivano)].

Las cargas impuestas correspondientes a la fase de tendido de los conductores, subida de operarios a las estructuras, etc. se evalúan sobre una base deterministica y se refieren a los aspectos de seguridad de las personas. 3) acciones accidentales (A), por ejemplo, cargas para contención o limitación de los fallos, avalanchas, etc. están relacionadas con aspectos de la seguridad de lo construido. Excepcionalmente las cargas de hielo, incluidas cargas de hielo disimétrico, pueden tratarse como acciones accidentales si se emplea la aproximación empírica. b) por su naturaleza y/o respuesta estructural pueden dividirse en: 1) acciones estáticas, las cuales no causan aceleración significativa de los componentes o elementos; 2) acciones dinámicas, las cuales causan una aceleración significativa de los componentes o elementos. Normalmente es suficiente considerar los efectos estáticos equivalentes de las acciones cuasi-estáticas, tales como cargas de viento, en el diseño de apoyos de líneas aéreas (incluyendo sus cimentaciónes). Debe prestarse especial atención a los apoyos extraordinariamente altos y/o delgados. 3.4.2 Valores característicos de acciones. El valor característico de una acción, FK, es su valor principal representativo utilizado para las verificaciones del estado límite. Acciones permanentes (G): El valor característico de una acción permanente en el diseño de líneas aéreas puede, generalmente, determinarse como un único valor, GK, puesto que la variación de G es muy pequeña. Acciones variables (Q): Para acciones variables el valor característico, QK, corresponde a: – ya sea un valor nominal usado para acciones en base deterministica y en las aproximaciones empíricas; – o un valor superior con una probabilidad prevista de no ser superado (por ejemplo cargas de viento y hielo) y en el caso de, por ejemplo, temperaturas, un valor menor con una probabilidad prevista de no ser excedido, durante un periodo de referencia de un año. En esta norma se supone un valor de probabilidad de 0,02 por año (por ejemplo, un periodo de retorno de 50 años). Acciones accidentales (A): Para acciones accidentales el valor representativo es normalmente un valor característico, AK, que corresponde a un valor especificado.

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3.4.3 Valores combinados de acciones variables. Los valores combinados son asociados con el uso de combinaciones de las acciones, teniendo en cuenta una reducida probabilidad, de que los valores más desfavorables de varias acciones independientes, ocurran simultáneamente. El valor combinado de una acción variable Q, es normalmente representado como el producto de un factor de combinación y de un valor característico, ΨQ⋅QK, o directamente por una acción con un periodo de retorno reducido, o puede ser directamente especificado en el capítulo 4. Este valor de combinación (ΨQ⋅QK) está considerado como el valor de diseño. Donde haya una sucesión de acciones correlacionadas con otras, esto se traduce en el factor de combinación. NOTA − En esta norma el factor de combinación para una acción variable, ΨQ, esta principalmente derivado de un periodo de retorno reducido y, por lo tanto, incluye el factor parcial usado en el formato Eurocódigo, de la misma manera que otros factores de reducción.

3.5 Propiedades del material Una propiedad de un material está representada por un valor característico, el cual corresponde a aquel valor de la propiedad del material, que tiene una probabilidad prevista de no ser alcanzado en una hipotética serie ilimitada de ensayos. Normalmente corresponde, para una propiedad en particular de un material, a un límite especificado de exclusión, de la distribución estadística prevista, de aquella propiedad del material que es usado en el sistema. Un valor de una propiedad de un material debe determinarse normalmente desde ensayos normalizados ejecutados bajo condiciones especificadas. Se aplicará un factor de conversión, donde sea necesario, para convertir los resultados de los ensayos en valores, los cuales se puede suponer que representan el comportamiento del material en la línea aérea. NOTA − Las propiedades especificadas del material en los Eurocódigos 2, 3, 5 y 7 y en las normas referidas aquí, pueden normalmente aplicarse si no se determina otra cosa en esta norma. La información suplementaria sobre datos de materiales que se dan en la Norma CEI 60826 puede aplicarse, según cada caso.

3.6 Modelado para el análisis estructural y la resistencia 3.6.1 Generalidades. Los cálculos deben hacerse usando modelos del diseño apropiados, incluyendo las variables adecuadas. Los modelos deben predecir apropiadamente el comportamiento estructural y los estados límite considerados. Los modelos del diseño deberían estar basados, normalmente, en teorías de ingeniería ya establecidas y verificados por la práctica de ensayos experimentales, si fuera necesario. 3.6.2 Interacciones entre cimentaciones de apoyos y el suelo. Debe prestarse especial atención a la interacción entre: – cargas debidas al apoyo; – cargas resultantes de presiones activas del suelo y del peso permanente de la cimentación y el suelo; – efectos del empuje de flotabilidad del agua subterránea sobre el suelo y las cimentaciones . Éstos últimos, junto con las fuerzas de reacción de los estratos del suelo, deben ser tomados en cuenta para el cálculo de las cimentaciones de los apoyos. Además, deben definirse y considerarse los criterios del estado límite para: – asentamientos aceptables o no de la cimentación, incluyendo inestabilidades o desequilibrios; – deformaciones impuestas en el apoyo o en elementos componentes del mismo; – inclinaciones del apoyo (especialmente apoyos de ángulo y fin de línea). Las disposiciones que consideran la interacción de cargas y las recomendaciones sobre los criterios de estados límites, se dan en los capítulos 7 y 8 incluyendo los anexos.

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3.7 Valores de diseño y método de verificación 3.7.1 Generalidades. Al seguir esta norma, se logra una fiabilidad por la aplicación de factores parciales o periodos de retorno apropiados, para acciones climáticas basadas en aproximaciones estadísticas y por la aplicación de factores parciales para acciones determinísticas o evaluadas sobre una base determinada y para las propiedades del material. En el método del factor parcial, se verifica que en todas las situaciones de diseño a considerar, los estados límite no son alcanzados cuando los valores de diseño para acciones, propiedades del material y datos geométricos, se aplican en los modelos del diseño. En particular, debe verificarse que: – los efectos de las acciones de diseño no excedan la resistencia de diseño de la línea aérea en su estado límite último; – los efectos de las acciones de diseño cumplan con los requisitos de ejecución de la línea aérea, para el estado límite de servicio. Se pueden usar verificaciones simplificadas basadas en el concepto de estado límite, considerando solamente los estados límite y las combinaciones de carga, de los cuales se sabe por experiencia que son determinantes en el diseño. 3.7.2 Valores de diseño. El valor de diseño de una acción, Fd, se expresa en términos generales, como Fd = γF ⋅ FK El factor parcial para acciones, γF, depende del nivel de fiabilidad buscado y tiene en cuenta la posibilidad de desviaciones desfavorables de las acciones, elección de un modelo inexacto e incertidumbres en la evaluación de los efectos de las acciones. NOTA 1 − Los valores de diseño de las diferentes acciones G, Q y A, clasificadas en el apartado 3.4.1, son calculados mediante las fórmulas: γG ⋅ GK, γQ ⋅ QK y γA ⋅ AK respectivamente. NOTA 2 − Los factores parciales para acciones γF se basan generalmente en consideraciones teóricas, en la experiencia y en la comparación con cálculos retrospectivos en diseños existentes. Los valores nacionales, establecidos por los comités nacionales como obligatorios, se encuentran en los NNA, véase el apartado 3.1.

Cuando se calculan los efectos de una acción en la tensión de un conductor, los factores parciales son aplicados a los valores característicos de la acción, por ejemplo directamente en el viento y/o acción del hielo actuando en el conductor. El valor calculado de la tensión en el conductor es el valor de diseño final. Para cálculos deterministas que incluyan las condiciones de carga de seguridad de lo construido, el factor parcial puede, de todos modos, aplicarse a la acción, efecto de los valores característicos de las acciones, por ejemplo, en la tensión del conductor, como específicamente se menciona en el capítulo 4 refiriéndose a las acciones. En las aproximaciones estadísticas el valor de diseño de una acción, Fd, está determinado directamente por su valor para el periodo de retorno T seleccionado: Fd = FT El valor de diseño de una propiedad de un material, Xd, se define generalmente como: Xd = XK/γM El factor parcial para una propiedad de un material, γM, cubre desviaciones desfavorables del valor característico XK de la propiedad del material, inexactitudes en la aplicación de factores de conversión e incertidumbres en las propiedades geométricas y el modelo de resistencia. Los factores parciales para los componentes de la línea son especificados en esta norma. Los factores parciales encontrados en los Eurocódigos 2, 3, 5, 7 y 8 son aplicados generalmente, si no se especifican correcciones en esta norma o se determina en los NNA o en las especificaciones del proyecto.

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3.7.3 Ecuación básica de diseño. Cuando se considera un estado límite de rotura o excesiva deformación de un componente, elemento o unión, debe verificarse que: Ed ≤ Rd donde Ed

es el valor total de diseño correspondiente a los efectos de acciones, tales como fuerzas internas o momentos, o el vector representativo de varias fuerzas internas o momentos, véase el apartado 3.7.4;

Rd

es la correspondiente resistencia estructural del diseño, asociando todas las propiedades de la estructura con los respectivos valores de diseño, Xnd, como sigue: Rd = f{X1d, X2d, ...},

o alternativamente, los valores característicos respectivos, XnK. como se definan en cada caso Rd = f{X1K X2K, ...}/γM 3.7.4 Combinación de acciones. Las acciones permanentes G, los valores de acciones variables Q1, Q2, Q3, etc. que ocurran simultáneamente y las acciones accidentales A aplicables, se combinan de acuerdo a la situación de diseño considerada. Para cada caso de carga crítica, los valores de diseño de los efectos de las acciones, Ed, deben determinarse, como se indica en las ecuaciones (1) y (3) descritas más abajo. Las ecuaciones alternativas (2) y (4) se aplican cuando las acciones variables Qn son determinadas directamente. En la ecuación (2) la acción variable dominante Q1, con periodo de retorno T1, correspondiente al nivel de fiabilidad seleccionado (por ejemplo, 150 años), está combinada con acciones variables Qn (n > 1), las cuales tienen un periodo de retorno reducido Tn (por ejemplo, 3 años). En la ecuación (4) las acciones accidentales A, están combinadas con acciones variables Qn (n ≥ 1) que haya en este caso, y todas ellas tienen un periodo de retorno reducido Tn. a) Situaciones de diseño relativas a acciones permanentes y variables Se definen como el valor de diseño de la acción variable dominante, γQ1 ⋅ Q1K, por ejemplo, normalmente viento o hielo, y los valores combinados de otras acciones variables, ΨQn ⋅ QnK, o en formas simbólicas: Ed = f {ΣγG ⋅ GK, γQ1 ⋅ Q1K, Σn>1 ΨQn ⋅ Qnk}

(1)

Ed = f {ΣγG ⋅ GK, Q1(T1), Σn>1 Qn(Tn)}

(2)

b) Situaciones de diseño relativas a acciones accidentales Se definen como los valores de diseño de acciones accidentales, γA ⋅ AK, junto con los valores combinados definidos de acciones variables, ΨQn ⋅ QnK, si hay alguno, o en formas simbólicas: Ed = f {ΣγG ⋅ GK, γA ⋅ AK, Σn≥1 ΨQn ⋅ Qnk}

(3)

Ed = f {ΣγG ⋅ GK, γA ⋅ AK, Σn≥1 Qn(Tn)}

(4)

Deberían considerarse deformaciones impuestas, cuando se considere oportuno o necesario.

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4 ACCIONES SOBRE LAS LÍNEAS 4.1 Introducción El capítulo sobre acciones en las líneas comprende dos variantes de acuerdo con el apartado 3.1 sobre métodos de diseño. El primero es llamado “aproximación general” y el segundo es llamado “aproximación empírica”. Cada comité nacional es responsable de proveerse de datos climáticos en sus NNA, lo cual posibilita el uso de una de las dos aproximaciones de acuerdo con el apartado 4.2 (aproximación general) o el apartado 4.3 (aproximación empírica). Si los NNA relacionados con el apartado 4.2 no proveen de suficientes datos climáticos, las especificaciones de proyecto deben incluir tales datos de fuentes disponibles para determinar un diseño fiable. En el caso de la "aproximación empírica", la determinación de cargas de viento y hielo y sus combinaciones, como se dan en los NNA, puede suponerse que están bien establecidas debido a la experiencia y al largo periodo de operación con líneas aéreas. Constituyen un sistema de diseño completo, especialmente tomando en consideración los casos de cargas definidas. Se pueden llevar a cabo comparaciones con la "aproximación general", donde sea posible y se considere necesario hacerlo, de acuerdo con los apartados 3.1 y 4.2, teniendo en cuenta correctamente las diferencias entre las dos aproximaciones. La "aproximación general" está detallada a continuación. Para la "aproximación empírica" véase el apartado 4.3. 4.2 Acciones, "aproximación general" 4.2.1 Cargas permanentes. El peso propio de los apoyos, cadenas de aisladores y otros equipamientos fijos, de los conductores (considerando el peso de los vanos adyacentes), actúan como cargas permanentes. Esferas de balizamiento aéreo diurno y elementos similares se consideran como cargas permanentes. 4.2.2 Cargas de viento 4.2.2.1 Velocidades del viento 4.2.2.1.1 Campo de aplicación. Este apartado contiene reglas para determinar cargas de viento para el diseño, que actúan sobre los componentes de una línea aérea, basados en datos meteorológicos. Las reglas cubren las alturas de los apoyos, que se especifican en los NNA. Si no hay alturas estipuladas en los NNA, 60 m es aceptable normalmente. Para establecer la velocidad del viento, pueden definirse en los NNA periodos de medida en el tiempo, distintos de los usados en este capítulo. En tal caso se aplicarán parámetros de ingeniería sobre el viento, teniendo en cuenta los periodos específicos usados, como se determine en los NNA. Cuando se diseñan líneas aéreas en el estado límite último, la velocidad de la ráfaga de viento es crítica. En esta norma, es opcional el uso de velocidades del viento medias Vmean o de velocidades de ráfaga de viento Vg, como base para la velocidad extrema del viento en concordancia con la costumbre interna de cada país. En el texto que sigue, se usa un símbolo común V, para los distintos parámetros de las velocidades del viento, cuando no es necesario distinguir entre ambas opciones. El anexo B da una guía para la evaluación estadística de los datos de la velocidad del viento, para determinar la velocidad extrema del viento. 4.2.2.1.2 Velocidad media del viento Vmean. En esta norma, la velocidad media del viento Vmean , está definida como la velocidad media en m/s, en un periodo de tiempo de 10 min, a una altura de 10 m sobre el suelo y en un terreno relativamente abierto (categoría II, véase la tabla 4.2.1). 4.2.2.1.3 Velocidad de ráfaga de viento Vg. La velocidad de ráfaga del viento Vg es un valor máximo característico de una turbulencia momentánea del viento (en esta norma basada en el promedio de la velocidad medida en un periodo de tiempo de 2 s).

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4.2.2.1.4 Turbulencia, categoría del terreno y factor de ráfaga. La turbulencia es observada como variaciones referenciadas al tiempo y al espacio del valor momentáneo de la velocidad por encima de su valor medio. La intensidad de la turbulencia depende del terreno. En esta norma el terreno está dividido en cuatro categorías expresadas mediante el parámetro de irregularidad del terreno z0, véase la tabla 4.2.1. Se añade una quinta categoría cuyo viento no puede ser asociado directamente con un parámetro de irregularidad del terreno. La relación entre la velocidad de ráfaga del viento y la velocidad media del viento se expresa por la ecuación: Vg = kg ⋅ Vmean donde kg es el factor de ráfaga de la velocidad del viento. El factor de ráfaga depende de los periodos de medida definidos en los apartados 4.2.2.1.2 y 4.2.2.1.3, de la altura h sobre el suelo y el parámetro de irregularidad del suelo z0. Con los periodos de medida adoptados en esta norma, el factor de ráfaga de la velocidad del viento puede calcularse como sigue:

k g = 1 + 2, 28/ln

h z0

4.2.2.1.5 Velocidad del viento de referencia VR. La velocidad del viento de referencia VR , es la velocidad del viento que se tiene que tener en cuenta, por encima de 10 m sobre el suelo en el sitio en cuestión.

En los países donde se usa la velocidad media del viento, la velocidad del viento de referencia VR , sobre un lugar con una categoría del terreno dada, puede ser evaluado tomando la velocidad del viento de referencia VR(II), de otro lugar cercano de categoría II, usando la fórmula: VR = k T × ln

10 × VR (II) z0

Se pueden encontrar el factor de terreno kT y el parámetro de irregularidad del suelo z0 en la tabla 4.2.1. Si se usa la velocidad de ráfaga del viento, la mejor elección es tomar la velocidad del viento de referencia igual a la velocidad del viento de referencia VR de un lugar cercano, sin tener en cuenta la categoría del terreno. Las velocidades de referencia del viento están dadas en los NNA. De todas formas, cuando los datos de referencia para las velocidades del viento parecen ser insuficientes, para un proyecto en particular, se pueden usar otras fuentes de datos, para determinar la velocidad extrema del viento del lugar en cuestión. NOTA − En la mayoría de los países europeos los mapas de velocidades del viento están siendo desarrollados para las diferentes regiones. Para las regiones que no están cubiertas por dichos mapas, se debería solicitar asistencia meteorológica.

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Tabla 4.2.1 Factor de terreno kT y parámetro de irregularidades del terreno z0 para las diferentes categorías del terreno según el Eurocódigo ENV 1991-2-4 Categoría del terreno

Características del terreno

kT

z0

I

Nivel del mar, lagos que ofrezcan al viento al menos 5 km de longitud, y regiones lisas y planas sin obstáculos

0,17

0,01

II

Tierras de labranza con límites definidos, estructuras ocasionales de pequeñas granjas, casas o árboles

0,19

0,05

III

Áreas suburbanas o industriales y bosques permanentes

0,22

0,30

IV

Áreas urbanas en las que al menos el 15% de la superficie está cubierta con edificios de una altura principal de más de 15 m

0,24

1,0

V

Terrenos montañosos y más complejos donde el viento puede intensificarse o debilitarse localmente

Debe evaluarse individualmente, posiblemente por meteorólogos

NOTA − Aunque las categorías de los terrenos listadas en esta tabla están en concordancia con el Eurocódigo ENV 1991-2-4, capítulo 8, algunos países pueden buscar otra selección más útil de categorías del terreno y que sea más representativa de su propio territorio. Esto se debería especificar en los NNA. Las categorías del terreno III y IV normalmente no serán de aplicación para las líneas aéreas aunque se incluyen para completar la tabla.

4.2.2.1.6 Velocidad del viento a una altura h sobre el suelo Vh. Para elementos de las líneas aéreas con alturas de hasta 10 m, se usa directamente la velocidad del viento de referencia.

Vh = VR Para los elementos de las líneas aéreas de más de 10 m sobre el nivel del suelo, se utiliza el aumento de la velocidad del viento de acuerdo a una ley logarítmica. Para la opción de la velocidad media del viento, el cálculo se hace como sigue: Vh = ln

h 10 h / ln ⋅ VR = k T ⋅ ln ⋅ VR (II) z0 z0 z0

donde h

es la altura sobre el suelo;

kT

es el factor de terreno;

z0

es el parámetro de irregularidad del suelo.

La variación relativa de la velocidad media del viento, con la categoría del terreno y la altura sobre el suelo, se puede ver en la tabla 4.2.2 más abajo. La velocidad de ráfaga del viento puede deducirse de las fórmulas dadas anteriormente y en el apartado 4.2.2.1.4 o de otra forma tal y como venga especificado en los NNA.

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Tabla 4.2.2 Variación relativa de la velocidad media del viento con la categoría del terreno y la altura sobre el suelo Vh / VR (II) = kT ln (h/z0) como función de la altura sobre el suelo

Categoría del terreno

10 m

15 m

20 m

25 m

30 m

35 m

40 m

45 m

50 m

55 m

60 m

I

1,17

1,24

1,29

1,33

1,36

1,39

1,41

1,43

1,45

1,46

1,48

II

1,00

1,08

1,14

1,18

1,22

1,24

1,27

1,29

1,31

1,33

1,35

III

0,77

0,86

0,92

0,97

1,01

1,05

1,08

1,10

1,13

1,15

1,17

IV

0,55

0,65

0,72

0,77

0,82

0,85

0,89

0,91

0,94

0,96

0,98

NOTA − Alternativamente , si está definido en los NNA, la siguiente ley exponencial puede utilizarse, para el cálculo de la variación de la velocidad del viento, en función de la categoría del terreno y la altura h sobre el suelo: Vh = VR

h    10 

α

donde el correspondiente exponente α, dependiente de la categoría del terreno, puede darse en los NNA o en la especificación del proyecto.

4.2.2.2 Presión dinámica del viento qh. La presión dinámica del viento qh (en N/m2) a una altura h sobre el suelo, viene determinada por:

qh =

1 ρ ⋅ Vh2 2

donde ρ

es la densidad del aire, igual a 1,225 kg/m3 a 15 ºC y una presión atmosférica de 1013 hPa. Para otros valores de temperatura y presión atmosférica, se pueden calcular los valores adecuados de la densidad del aire o pueden usarse los valores relativos de la tabla 4.2.3;

Vh

es la velocidad del viento en m/s a una altura h sobre el suelo (véase el apartado 4.2.2.1.6).

Cuando el viento está distribuido en diferentes sectores, por ejemplo direcciones del viento, qh debe calcularse para el sector que dé la presión más alta sobre los componentes o elementos. NOTA − Algunos países han visto que, como fruto de una larga experiencia e innumerables investigaciones, ciertos valores de la presión dinámica del viento son representativos de su clima. En estos casos, debe hacerse referencia a los NNA, donde se dan los valores.

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Tabla 4.2.3 Valor relativo de la densidad del aire ρ en función de la altitud y temperatura Temperatura

Altitud

°C

0m

600 m

1 200 m

1 800 m

−30

1,18

1,10

1,02

0,95

−20

1,13

1,05

0,97

0,91

−5

1,08

1,00

0,93

0,87

5

1,04

0,96

0,90

0,84

15

1,00

0,93

0,86

0,80

30

0,96

0,89

0,83

0,77

NOTA − Los valores de esta tabla se han obtenido de: ρ'/ρ =

288 T'

-4

e

-1,2 ×10 H

donde ρ'

es la densidad del aire correspondiente a una temperatura absoluta T' a una altitud H;

H

es la altitud de referencia en metros para determinar la densidad del aire;

T'

es la temperatura absoluta en grados Kelvin a una altitud H.

4.2.2.3 Fuerza del viento sobre cualquier elemento de la línea. El valor de la fuerza QWx debida a un golpe de viento horizontal, perpendicular a algún elemento de la línea, se da por:

QWx = qh ⋅ Gq ⋅ Gx ⋅ Cx ⋅ A donde qh

es la presión dinámica del viento como se define en el apartado 4.2.2.2;

Gq

es el factor de respuesta de ráfaga. Si se está usando la velocidad media del viento, Gq puede calcularse utilizando la expresión que está en el apartado 4.2.2.1.4 como se da más abajo y como se indica en la tabla 4.2.4. El parámetro de irregularidad del terreno z0 se da en la tabla 4.2.1: G q = k g2 = (1 + 2, 28 / ln

h 2 ) z0

Si se usa la opción de la velocidad de ráfaga del viento, el factor de respuesta de ráfaga es igual a 1; Gx

es el factor de resonancia estructural para el elemento de la estructura que se considera. Se puede calcular el factor de resonancia estructural siguiendo el método dado en el Eurocódigo ENV 1991-2-4, capítulo B.2 del anexo B, y teniendo en cuenta el cálculo de la velocidad de ráfaga del viento usado en esta norma. Por tanto, en los siguientes capítulos se dan figuras simplificadas para conductores, torres de celosía y postes de acero;

Cx

es el factor de arrastre que depende de la forma del elemento considerado;

A

es el área del elemento considerado, proyectada en un plano perpendicular a la dirección del viento.

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NOTA − En principio Gx se estima por la expresión que está más abajo, donde g (factor de pico), Qo (parte casi estática de la respuesta) y Rx (parte resonante de la respuesta), se pueden calcular usando el Eurocódigo ENV 1991-2-4, capítulo B.2 del anexo B, teniendo en cuenta la dimensión y características dinámicas de los componentes. 1 + 2g

2

2

Q 0 + R x /ln

Gx =

h z0

Gq

Cuando se analiza el efecto global en los apoyos y cimentaciones, de las fuerzas del viento sobre los conductores, puede tenerse en cuenta la diferencia en las respuestas a las ráfagas de viento, de los apoyos y conductores. La reducción total en las fuerzas debidas a las ráfagas de viento, está normalmente en un rango de un 5 a un 15%, dependiendo de las dimensiones y características dinámicas de los componentes que interactúan. Se pueden dar las reglas aplicables en los NNA.

Las fuerzas del viento sobre los componentes de las líneas aéreas deben calcularse como se indica más adelante, o alternativamente, si está especificado en los NNA, mediante el uso de un factor combinado de viento, en lugar de Gx y Gc. Tabla 4.2.4 Factor de respuesta de ráfaga Gq Categoría del terreno

Factor de respuesta de ráfaga en función de la altura sobre el suelo

10 m

15 m

20 m

25 m

30 m

35 m

40 m

45 m

50 m

55 m

60 m

I

1,77

1,72

1,69

1,67

1,65

1,64

1,63

1,62

1,61

1,60

1,59

II

2,05

1,96

1,91

1,87

1,84

1,82

1,80

1,78

1,77

1,76

1,75

III

2,72

2,51

2,38

2,30

2,24

2,19

2,15

2,12

2,09

2,07

2,05

IV

3,96

3,39

3,10

2,92

2,79

2,69

2,62

2,56

2,51

2,46

2,42

4.2.2.4 Fuerzas del viento sobre los componente de líneas aéreas 4.2.2.4.1 Fuerzas del viento sobre los conductores. La presión del viento en los conductores causa fuerzas transversales a la dirección de la línea al igual que aumenta las tensiones sobre los conductores. Considerando los dos vanos adyacentes, la fuerza del viento sobre un apoyo de alineación, es para cada subconductor (véase la figura 4.2.1):

Fig. 4.2.1 − Fuerza del viento sobre un apoyo de alineación

QWc = qh ⋅ Gq ⋅ Gc ⋅ Cc ⋅ d ⋅

L1 + L 2 ⋅ cos2 φ 2

donde qh

es la presión dinámica del viento (véase el apartado 4.2.2.2), calculado en correspondencia al centro de presiones del conductor sobre la longitud del vano;

Gq

es el factor de respuesta de ráfaga (véase el apartado 4.2.2.3);

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Gc

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es el factor de resonancia estructural para conductores dependiente de la longitud del vano, también llamado “factor de vano”. El factor también tiene en cuenta el hecho de que la presión del viento sobre el conductor en un vano no tiene su valor máximo simultáneamente sobre todo el vano. El factor de vano puede ser calculado a partir de los valores dados en la tabla 4.2.5 donde L es la longitud del vano de viento (eolovano) en metros, o de otra forma si así viene indicado en los NNA;

Cc

es el factor de arrastre para el conductor. Para conductores formados por alambres redondos cableados y velocidades del viento normales, Cc es igual a 1,0. Para otros tipos de conductores y para velocidades más altas del viento, debería medirse o calcularse el valor del factor de arrastre;

d

es el diámetro del conductor;

L1 y L2

son las longitudes de los dos vanos adyacentes, el valor medio de los cuales es el vano de viento (eolovano) L;

φ

es el ángulo de incidencia para la dirección crítica del viento. Ángulo medido respecto al plano perpendicular al sentido de la línea.

La fuerza total del viento sobre los conductores en haz, está definido como la suma de las fuerzas sobre los subconductores individuales, sin tener en cuenta posibles efectos de protección sobre los conductores situados a sotavento. Cuando se consideran fuerzas del viento sobre apoyos en ángulo, ha de tenerse en cuenta la influencia del cambio en la dirección de la línea, el ángulo de incidencia del viento a izquierda y derecha del apoyo en ángulo, así como las longitudes de los vanos adyacentes y la disposición de los conductores. Tabla 4.2.5 Factores de vano Gc Categoría del terreno

Factor de vano Gc en función del vano de viento (eolovano) L Fórmulas

100 m

200 m

300 m

400 m

600 m

800 m

I

1,30 – 0,073 ln (L)

0,96

0,91

0,88

0,86

0,83

0,81

II

1,30 – 0,082 ln (L)

0,92

0,87

0,83

0,81

0,78

0,75

III

1,30 – 0,098 ln (L)

0,85

0,78

0,74

0,71

0,67

0,65

IV

1,30 – 0,110 ln (L)

0,79

0,72

0,67

0,64

0,60

0,57

NOTA 1 − Las fórmulas para Gc son una simplificación de la expresión general para Gx dada en el apartado 4.2.2.3. El factor de vano, ha sido estimado en base a un viento frontal, que cubre el vano a ambos lados del apoyo. NOTA 2 − Para el cálculo de la tensión en el conductor, se puede tener en cuenta una reducción en los efectos de la presión del viento, debido a la longitud del cantón, si las condiciones del terreno y la altura del conductor sobre el suelo, permanecen constantes. En tal caso, se puede aplicar un factor de vano basado en la longitud del cantón de la línea. (Se llama “cantón” de la línea, a la longitud de la misma, medida entre dos apoyos de anclaje consecutivos).

4.2.2.4.2 Fuerzas del viento sobre las cadenas de aisladores. Las fuerzas del viento sobre las cadenas de aisladores, son el resultado de las fuerzas del viento en los conductores, así como de la presión del viento sobre las propias cadenas de aisladores. La fuerza del viento que está actuando sobre el punto de unión al apoyo, en la dirección del viento, es igual a:

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QWins = qh ⋅ Gq ⋅ Gins ⋅ Cins ⋅ Ains donde qh

es la presión dinámica del viento (véase el apartado 4.2.2.2);

Gq

es el factor de respuesta de ráfaga (véase el apartado 4.2.2.3);

Gins

es el factor de resonancia estructural para cadenas de aisladores, se tomará igual a Gt o Gpol, según sea apropiado;

Cins

es el factor de arrastre para cadenas de aisladores, igual a 1,2;

Ains

es el área de la cadena de aisladores, proyectada horizontalmente, sobre un plano vertical paralelo al eje de la cadena.

4.2.2.4.3 Fuerzas del viento sobre las torres de celosía. Las fuerzas del viento en torres de celosía, son el resultado de la transferencia de fuerza desde los conductores y cadenas de aisladores, así como de las presiones directas del viento sobre la propia torre.

Para las torres de celosía de sección transversal rectangular, las fuerzas serán calculadas para las secciones de los paneles, seleccionadas de acuerdo a intervalos de alturas sobre el suelo. La altura de un panel, normalmente, debe ser igual a la distancia entre dos nudos consecutivos. Cada nudo está determinado por la unión del montante con dos diagonales principales o el montante con una diagonal y la barra horizontal de una cintura. La fuerza del viento que actúa en el centro de gravedad de un panel en una torre de celosía con forma rectangular es: QWt = qh ⋅ Gq ⋅ Gt ⋅ (1 + 0,2 sen2 2φ) ⋅ (Ct1 ⋅ At1 ⋅ cos2 φ + Ct2 ⋅ At2 ⋅ sen2 φ) donde qh

es la presión dinámica del viento (véase el apartado 4.2.2.2);

Gq

es el factor de respuesta de ráfaga (véase el apartado 4.2.2.3);

Gt

es el factor de resonancia estructural. Para torres de celosía de menos de 60 m este debe tomarse como 1,05. Para estructuras más altas de 60 m, Gt debería evaluarse;

Ct1

es el factor de arrastre para la cara 1 del panel de una torre de celosía, con un viento perpendicular a este panel;

Ct2

es el factor de arrastre para la cara 2 del panel de una torre de celosía, con un viento perpendicular a este panel;

At1

es el área efectiva de los elementos de la cara 1 del panel de la torre de celosía (véase la figura 4.2.2);

At2

es el área efectiva de los elementos de la cara 2 del panel de la torre de celosía (véase la figura 4.2.2);

φ

es el ángulo entre la dirección del viento y el eje longitudinal de la cruceta de celosía.

Los factores de arrastre Ct, referidos a la relación de opacidad χ , como se define en la figura 4.2.2, se dan en la figura 4.2.3 para las caras con elementos de superficies planas. Para otros tipos de torres de celosía, se pueden encontrar los factores de arrastre en el Eurocódigo ENV 1991-2-4, capítulo 10. Para crucetas de celosía, la fuerza del viento puede calcularse como sigue: QWtc = qh ⋅ Gq ⋅ Gt ⋅ Ctc ⋅ Atc ⋅ (sen φ + 0,4 cos φ)

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donde Ctc

es el factor de arrastre para las crucetas de celosía, con un viento perpendicular al eje longitudinal de la cruceta;

Atc

es el área efectiva, de los elementos de la cara de la cruceta de celosía, expuesta al viento (véase la figura 4.2.2);

y los otros parámetros son idénticos a los dados arriba.

χ = At

2 h ( b1 + b 2 )

donde χ

es la relación de opacidad de un panel de la torre;

At

es el área efectiva de los elementos de la cara de un panel de la torre, proyectada normalmente al frente. Se pueden omitir diagonales y barras de triangulación de las cinturas, de las caras adyacentes.

Fig. 4.2.2 − Caras de paneles de la torre, crucetas y definición de la relación de opacidad

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Fig. 4.2.3 − Factor de arrastre Ct para una torre rectangular compuesta de miembros de frente plano 4.2.2.4.4 Fuerzas del viento sobre los postes. Las fuerzas del viento sobre los postes (de acero, hormigón, madera, etc.) resultan de las fuerzas del viento sobre los conductores y aisladores, así como de la presión en el propio poste. La fuerza directa del viento es igual a:

QWpol = qh ⋅ Gq ⋅ Gpol ⋅ Cpol ⋅ Apol donde qh

es la presión dinámica del viento (véase el apartado 4.2.2.2), calculada en secciones de altura apropiada, según los casos;

Gq

es el factor de respuesta de ráfaga (véase el apartado 4.2.2.3);

Gpol

es el factor de resonancia estructural de un poste, que debe evaluarse de acuerdo con el apartado 4.2.2.3;

Cpol

es el factor de arrastre que depende de la forma y de la superficie irregular del poste; Se pueden encontrar los factores de arrastre en el Eurocódigo ENV 1991-2-4, capítulo 10. Para postes de madera un valor de 0,8 será representativo;

Apol

es el área proyectada del poste.

NOTA − Para postes de acero autosoportados, Gpol será típicamente 1,15.

4.2.3 Cargas de hielo 4.2.3.1 Generalidades. Este apartado da reglas para el establecimiento de las fuerzas sobre los conductores para cargas de hielo, QI. Siempre que sea aplicable pueden usarse también para tirantes, cables de arriostramiento, etc.

Principalmente hay dos tipos de hielo atmosférico, dependiendo del proceso de formación: – precipitación de hielo, el cual puede ser nieve húmeda o en copos; – nieve en polvo, con heladas suaves o intensas.

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NOTA − En el Informe CEI/TR 61774 se dan descripciones detalladas de las condiciones meteorológicas con respecto a cargas de hielo.

En áreas donde pueden ocurrir ambos tipos, frecuentemente es difícil distinguirlos. Esto se da particularmente en regiones montañosas, donde las más serias heladas frecuentemente son combinación de los dos tipos. Para los dos tipos principales mencionados más arriba, el método estadístico, que es descrito en este capítulo, puede usarse independientemente. Cuando determinemos los valores de diseño de acciones del hielo, la influencia del terreno debería también ser considerada, cuando sea necesario. No es posible proveerse de reglas simples y generales para los efectos en el terreno, pero podemos encontrar una guía, sobre la influencia de la topografía local para los dos tipos principales de helada atmosférica, en el informe CEI mencionado anteriormente. Si hay diferentes condiciones climáticas y atmosféricas a lo largo de la línea aérea, esta debe dividirse en secciones. Las cargas de hielo sobre otros componentes pueden deducirse desde las cargas sobre los conductores, pero no son tratadas de manera especial en esta norma. En muchos países los datos estadísticos sobre el hielo son pobres. Por tanto, las cargas de hielo han de ser especificadas frecuentemente basándose directamente en la experiencia. El anexo B da unas guías para la evaluación estadística de los datos de carga del hielo para determinar la carga de hielo extrema. 4.2.3.2 Carga de hielo característica. La carga de hielo característica por unidad de longitud, IK, (en N/m) aplicada al sitio en cuestión, es la carga de hielo de referencia IR en las diferentes regiones de los países, como se especifica en los NNA, si no se expone otra cosa en la especificación del proyecto. 4.2.3.3 Fuerzas del hielo sobre los conductores. Las cargas de hielo sobre los conductores causan fuerzas verticales así como incrementos de tensión en los mismos. Teniendo en cuenta los dos vanos adyacentes, la fuerza vertical del hielo sobre un apoyo, de cada subconductor es: QI = I (LW1 + LW2) donde I

es la carga de hielo por unidad de longitud del conductor,

Lw1 y Lw2

son las contribuciones de los vanos de peso (gravivanos), correspondientes a los vanos adyacentes.

4.2.4 Combinación de las cargas de hielo y viento 4.2.4.1 Probabilidades de combinación. En esta norma se consideran solamente la combinación de las cargas de hielo y viento sobre los conductores. Las cargas de viento sobre los apoyos y aisladores cubiertos de hielo, se pueden tratar análogamente cuando se usa un factor de arrastre apropiado. El efecto del viento sobre un conductor cubierto de hielo se determina por tres variables: – la velocidad del viento durante el periodo de tiempo que el conductor está cubierto de hielo; – la masa de la capa de hielo; – la forma de la capa de hielo, por ejemplo, el diámetro y el pertinente factor de arrastre. En esta norma se usa un método simplificado para determinar este efecto, teniendo en cuenta dos combinaciones principales:

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a) Una carga de hielo extrema igual al valor de diseño de la carga de hielo, γI ⋅ QIK, combinado con una carga de viento moderada ΨW ⋅ QWK. La velocidad moderada del viento, asociada con cargas de hielo, puede tomarse desde 0,55 a 0,65 veces la velocidad extrema del viento en 50 años, dependiendo del tipo de hielo. Por consiguiente, un valor representativo del factor de combinación para la acción del viento, ΨW, igual a 0,4 se ha introducido en la tabla 4.2.8. b) Una alta velocidad del viento combinada con una carga moderada de hielo, ΨI ⋅ QIK. La alta velocidad del viento asociada con una carga de hielo se puede basar en una velocidad del viento correspondiente de 0,70 a 0,85 veces la velocidad extrema del viento usada para el diseño, dependiendo del tipo de hielo. Se aplica generalmente un factor de combinación para la acción del hielo, ΨI, igual a 0,35, que se ha introducido en la tabla 4.2.8. En los NNA se dan combinaciones de carga y factores de combinación, las cuales pueden incluir bajas velocidades del viento de acuerdo con la experiencia de cada país. Se da más información en el anexo B. Las cargas de viento, en función de las diferentes combinaciones, se dan simultáneamente en cada caso con la carga de hielo real (carga vertical). 4.2.4.2 Factores de arrastre y densidades del hielo. La tabla 4.2.6 da valores indicativos para la densidad de varios tipos de hielo para un rango de valores del factor de arrastre. Alternativamente, los valores pueden ser definidos en los NNA. Tabla 4.2.6 Factores de arrastre CcI y densidad ρI (kg/m3) para varios tipos de hielo Tipo de hielo

Nieve húmeda

Nieve en copos

Helada suave

Helada intensa

CcI

1,0

1,0

1,2

1,1

ρI

500

900

300

700

4.2.4.3 Presión dinámica del viento. La presión dinámica del viento (en N/m2) se calcula como en el apartado 4.2.2.2:

qh =

1 2 ρ ⋅ VIh 2

donde VIh es la velocidad del viento a una altura h sobre el suelo, de acuerdo con la combinación real como se especifica en el apartado 4.2.4.1. 4.2.4.4 Diámetro equivalente D de un conductor cubierto de hielo. Incluso si la forma del depósito de hielo es bastante irregular, aquí se asume como una forma cilíndrica equivalente, de diámetro:

D = d2 +

4I 9,81π ρ I

donde d

es el diámetro del conductor (m);

I

es la carga de hielo (N/m) en concordancia con la combinación de viento como se especifica en el apartado 4.2.4.1;

π

es el número 3,1416;

ρI

es la densidad (kg/m3) , de acuerdo al tipo de hielo depositado y el factor de arrastre (véase la tabla 4.2.6).

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4.2.4.5 Fuerzas del viento sobre los apoyos desde conductores cubiertos de hielo. Análogamente al apartado 4.2.2.4.1 la fuerza del viento es normalmente:

QWc = qh ⋅ Gq ⋅ Gc ⋅ CcI ⋅ D ⋅

L1 + L 2 ⋅ cos2 φ 2

donde qh

se da en el apartado 4.2.4.3;

Gq

es el factor de respuesta de ráfaga (véase el apartado 4.2.2.3);

Gc

es el factor de vano (véase el apartado 4.2.2.4.1);

CcI

es el factor de arrastre para conductores cubiertos de hielo dado en el apartado 4.2.4.2;

D

se da en el apartado 4.2.4.4;

L1 y L2

son las longitudes de los vanos adyacentes;

φ

es el ángulo de incidencia para la dirección crítica del viento.

NOTA 1 − Para combinaciones de carga con velocidad del viento moderada, los valores usados para Gc son conservadores. NOTA 2 − Para el cálculo de la tensión en el conductor, se puede tener en cuenta una reducción en los efectos de la presión del viento, debido a la longitud del cantón, si las condiciones del terreno y la altura del conductor sobre el suelo permanecen constantes. En tal caso, se puede aplicar un factor de vano basado en la longitud del cantón de la línea. (Véase la nota 2 en la tabla 4.2.5).

4.2.5 Efectos de la temperatura

Los efectos de la temperatura en cinco situaciones de diseño se pueden aplicar generalmente como se describe abajo. Dependerán de otras acciones climáticas, si hay alguna presente. a) se considera una temperatura mínima, sin ninguna otra acción climática, si está justificado; b) para una velocidad del viento extrema se considera una temperatura de referencia con un ambiente normal; c) se considera, si está justificado, una velocidad del viento reducida combinada con una condición de temperatura mínima; d) se asume una temperatura para las heladas. Se puede usar una temperatura de 0 °C para los dos tipos principales de heladas, si no se especifica otra cosa. Puede ser tenida en cuenta una temperatura más baja, en regiones donde la misma, frecuentemente, desciende significativamente después de una nevada; e) se puede usar una temperatura para la combinación de hielo y viento. Las temperaturas pertinentes asociadas a situaciones de diseño, se dan en los NNA. 4.2.6 Cargas de construcción y mantenimiento 4.2.6.1 Generalidades. Los apoyos deben ser capaces de resistir, con un margen de seguridad adecuado, todas las cargas de construcción y mantenimiento, QP, que probablemente son impuestas sobre ellos, teniendo en cuenta los procedimientos de trabajo, tensiones temporales debidas a arriostramientos, procedimientos de izado, etc. Debería evitarse sobrepasar la fatiga admisible de los apoyos por la especificación de procedimientos admisibles y/o capacidades de carga.

Los requisitos nacionales pueden definirse en los NNA.

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4.2.6.2 Cargas relativas al peso de un hombre trabajando en la línea (liniero). Las cargas características de izado y de mantenimiento sobre las crucetas, no deben ser inferiores a 1,0 kN, actuando conjuntamente con cargas permanentes y, cuando sea pertinente, con otras cargas impuestas. En el caso de estructuras de acero de celosía, esas fuerzas deben actuar individualmente sobre el nudo más desfavorable, de las barras inferiores (generalmente horizontales) de una de las caras de la cruceta y en todos los demás casos en el eje de la cruceta y en el punto de anclaje de los conductores. Donde estén instalados pasillos o plataformas de trabajo, estos deben diseñarse para las cargas máximas. Los requisitos pueden darse en los NNA o en la especificación del proyecto. Para todas aquellas barras que puedan usarse para escalar y están inclinadas un ángulo menor de 30º con la horizontal, una carga característica vertical de 1,0 kN en el centro de la misma debe ser prevista, sin que actué ninguna otra carga. Deben añadirse requisitos o precauciones adicionales, en caso de preensamblajes en el suelo. Los peldaños (de cualquier tipo), deben calcularse para una carga concentrada característica de 1,0 kN, actuando verticalmente en una posición estructuralmente desfavorable. 4.2.7 Cargas de seguridad. En esta norma, se especifican las cargas de seguridad, para proporcionar requisitos mínimos sobre la resistencia a la torsión y resistencia longitudinal de los apoyos, definiendo cargas que permitan contener o prevenir el fallo. Las cargas consideradas son respectivamente, por una parte la tensión nula del conductor a un lado del apoyo y por otra las sobrecargas desequilibradas convencionales. Se pueden definir en los NNA o en la especificación del proyecto los requisitos nacionales y reglas de cálculo. a) Cargas de torsión Debe aplicarse a cualquier punto de anclaje del cable de tierra o conductor de fase, la pertinente carga estática residual, si la hay, que es el resultado de la descarga o disminución de la tensión de un conductor o un subconductor de fase o de un cable de tierra, en un vano adyacente. La tensión descargada o disminuida de varios subconductores o conductores, puede considerarse en el mismo caso de carga (incluso hasta de todos los conductores), para condiciones más rigurosas. Las cargas y tensiones del conductor, pueden calcularse a una temperatura ambiente normal de referencia, sin ningún tipo de carga de viento o hielo y estos son los valores de diseño aplicables. Esto también se aplica a todos los cables de tierra o conductores de fase descargados. En los NNA o en las especificaciones del proyecto, pueden especificarse condiciones climáticas más severas. b) Cargas longitudinales Las cargas longitudinales deben aplicarse simultáneamente en todos los puntos de anclaje. Las cargas sobre el apoyo deben ser iguales a las cargas desequilibradas, producidas por las diferencias de las tensiones de los conductores, entre la tensión en todos los vanos en un sentido desde el apoyo y la tensión en todos los vanos, en sentido opuesto, cuando una sobrecarga ficticia, igual al propio peso de los conductores (afectado por un factor, si así se requiere), se aplica en todos los vanos situados en dicho sentido opuesto. Alternativamente, las cargas pueden determinarse como una descarga o disminución de tensión en un solo sentido en el conductor, como se menciona más arriba en el punto (a). Las cargas y tensiones del conductor se calculan a una temperatura ambiente normal de referencia, sin ningún tipo de carga de viento y son los valores de diseño finales. Pueden especificarse en los NNA o en las especificaciones del proyecto, condiciones climáticas más severas. NOTA − La carga transferida al apoyo desde el conductor, dependerá del grado de libertad del punto de anclaje. Para los conductores soportados por cadenas de aisladores en suspensión de longitud normal, el diferencial de carga será normalmente más pequeño debido a la oscilación de la cadena.

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c) Condiciones mecánicas de aplicación Las cargas de seguridad resultantes de los casos (a) y (b) mencionados anteriormente, para apoyos en suspensión, deben calcularse teniendo en cuenta la disminución de la carga resultante debida a la oscilación de las cadenas de aisladores y la deformación elástica o rotación del apoyo. El cálculo suele realizarse, normalmente, para el vano equivalente del cantón considerado. Los valores de la carga de seguridad (resultado de los casos (a) y (b) mencionados antes) pueden también limitarse por dispositivos diseñados para este propósito (por ejemplo, grapas deslizantes). Alternativamente la carga de seguridad puede determinarse como una fracción de la tensión del conductor, tal y como sigue: AK = β ⋅ T0 donde AK

es la tensión característica residual del conductor;

β

es el factor de reducción para la tensión del conductor;

T0

es la tensión horizontal inicial del conductor.

Pueden elegirse diferentes factores β para cubrir las diferentes condiciones pertinentes de los casos a) y b) mencionados anteriormente. Puede aplicarse un factor parcial sobre la tensión característica residual del conductor. 4.2.8 Fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito. Se deberían considerar los efectos de las fuerzas impuestas sobre las líneas aéreas, que forman parte de una red de transporte con corrientes de cortocircuito muy elevadas. Información sobre este asunto se da en el anexo C. Los requisitos nacionales para fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito, deben ser definidos, si es necesario, en los NNA o en las especificaciones de proyecto. 4.2.9 Otras fuerzas especiales 4.2.9.1 Avalanchas, aludes. Cuando las líneas aéreas están enclavadas o pasan por regiones montañosas, donde puedan estar expuestas a avalanchas o aludes, se deben tener en consideración las posibles cargas adicionales que pueden actuar sobre los apoyos, cimentaciones y/o conductores. Información sobre este asunto se da en el anexo C. Se deben definir los requisitos nacionales en los NNA o en las especificaciones de proyecto, si fuera necesario. 4.2.9.2 Terremotos. Cuando las líneas aéreas se construyen en regiones con actividad sísmica, se han de considerar las fuerzas sobre las líneas debidas a terremotos y/o temblores sísmicos. Información sobre este asunto se da en el anexo C. Se deben definir los requisitos nacionales en los NNA o en las especificaciones de proyecto si fuera necesario. 4.2.10

Casos de carga

4.2.10.1 Generalidades. Para el diseño en el estado límite último, de conductores, equipamiento y apoyos, incluyendo cimentaciones, debe considerarse el caso de carga, que da la carga máxima efectiva en cada miembro individual que deba ser calculado.

En los casos donde un componente de la carga externa disminuya la fatiga en un miembro en particular o en una sección transversal, se debe considerar un caso especial de carga, donde el componente de la carga causante de la disminución, debe ser el mínimo valor creíble, mientras que los otros componentes de la carga permanecen invariables. NOTA 1 − Un ejemplo de los efectos mencionados anteriormente ocurre en la viga de un apoyo configurado horizontalmente (“nappe”). La carga de hielo en el conductor central causa una disminución de la fatiga en el centro del pórtico, y puede ser considerado un caso de carga con una carga mínima de hielo en el centro. Otro ejemplo es un apoyo atirantado o arriostrado, donde se introduce una excentricidad al final del mástil articulado, para reducir los efectos de flexión debidos a cargas de viento sobre el mástil. Se debería considerar una condición de carga con una carga de viento mínima sobre el mástil.

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Se deben determinar las tensiones en el conductor, de acuerdo a las cargas que actúan sobre el mismo en el caso de carga considerado. Se deben tener en cuenta apropiadamente, los componentes de la tensión del conductor en los puntos de anclaje al apoyo, incluyendo el efecto de los ángulos horizontal y vertical. Para un apoyo multicircuitos, se debe considerar en el diseño, si inicialmente los circuitos o los subconductores de un haz de conductores sólo se instalarán parcialmente. NOTA 2 − Normalmente la tensión del conductor puede ser calculada, usando el vano equivalente del cantón, siempre que el conductor esté suspendido en cadenas de aisladores, que permitan las desviaciones necesarias en la dirección longitudinal de la línea. Para terrenos sensiblemente llanos, el vano equivalente LR viene determinado por la expresión: 3

LR =

Σ Ln Σ Ln

donde Ln es la longitud de cada vano individual en el cantón de la línea.

Las cargas sobre los apoyos deben ser apropiadamente seleccionadas teniendo en cuenta las capacidades definidas y la finalidad prevista. Generalmente, se hace una distinción entre los apoyos de suspensión y los apoyos de anclaje o amarre. Además se puede aplicar una combinación de esos tipos de apoyos, por ejemplo un apoyo mixto de unión. Los requisitos en los NNA pueden referirse como aplicables a los tipos de apoyos mencionados anteriormente. Además pueden existir requisitos para tipos especiales de apoyos, por ejemplo apoyos especialmente sobreelevados para cruzamientos, para los cuales deberán definirse requisitos específicos en las especificaciones de proyecto. 4.2.10.2 Casos de carga estándar. Para el control de la fiabilidad y las funciones adecuadas en condiciones de servicio de la línea aérea, se pueden definir en los NNA las opciones de casos de carga dadas más adelante, para añadirlas a los casos de carga estándar especificados en la tabla 4.2.7. Tabla 4.2.7 Casos de carga estándar Caso de carga

Carga por apartados

1a

4.2.2

1b 2a

4.2.3

Condiciones

Observaciones

Carga de viento extremo

Véase (a)

Carga de viento a una temperatura mínima

Véase el apartado 4.2.5, si es aplicable

Cargas de hielo uniformes en todos los vanos

2b

Cargas de hielo uniformes, flexión transversal.

Véase (b), si es aplicable

2c

Cargas de hielo desiguales, flexión longitudinal

Véase (c)

2d

Cargas de hielo desiguales, flexión en torsión

Véase (d), si es aplicable Véase (e)

3

4.2.4

Combinaciones de carga de hielo y viento

4

4.2.6

Cargas de construcción y mantenimiento

5a

4.2.7 (a)

Cargas de seguridad, cargas de torsión

5b

4.2.7 (b)

Cargas de seguridad, cargas longitudinales

Se pueden aplicar factores parciales de reducción para las propiedades del material como se ve en los capítulos 7 y 8.

En todos los casos de carga, debe incluirse el componente vertical de las acciones permanentes que son dadas en el apartado 4.2.1. Cuando las acciones permanentes reducen los efectos de otras acciones tales como la fuerza vertical ascendente sobre una cimentación, debe aplicarse el valor mínimo de la acción permanente, por ejemplo la mínima relación permitida entre el vano de peso (gravivano) y al vano de viento (eolovano).

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Deben investigarse, si son aplicables y vienen establecidos en las especificaciones de proyecto, los casos de cargas originados por cortocircuitos u otras cargas especiales de acuerdo con lo indicado en los apartados 4.2.8 y 4.2.9 respectivamente. Los puntos desde el (a) al (e) son de aplicación tal como se da en la tabla 4.2.7: anterior. a) Debe considerarse un sentido del viento normal a la línea así como otros ángulos que puedan ser críticos para el diseño. NOTA − Un sentido del viento normal a la línea o a 45º (“viento cuarteado”), será normalmente decisívo para la mayoría de los apoyos. Otros sentidos también pueden ser críticos dependiendo de la simetría de la disposición de los conductores, ángulos de línea, etc.

Como opción, las cargas de viento sobre todos los vanos en un solo sentido desde el apoyo, que dan como resultado cargas longitudinales, pueden ser consideradas en el diseño de los apoyos, cuando esta condición no sea adecuadamente tenida en cuenta por otros casos de carga definidos. b) En el caso de la carga 2b, debe estudiarse una carga de hielo reducida, igual a la carga de hielo característica multiplicada por un factor de reducción α sobre todos los conductores enganchados a todas las crucetas y situados solamente a un lado del apoyo (el izquierdo o el derecho). Este caso de carga esta ilustrado en la figura 4.2.4. Donde esta condición de carga puede ser ignorada, α se toma igual a 1. c) En el caso de la carga 2c, la carga de hielo característica sobre todos los conductores enganchados a todas las crucetas y situados en un solo sentido de la línea desde el apoyo, debe multiplicarse por un factor de reducción α1 y en los situados en el sentido opuesto, por un factor de reducción α2. Este caso de carga está ilustrado en la figura 4.2.5. d) En el caso de carga 2d, la carga de hielo característica sobre todos los conductores enganchados a todas las crucetas y situados solamente a un lado del apoyo, así como los conductores situados en un solo sentido de la línea desde el apoyo, debe multiplicarse por un factor de reducción α3. Para los conductores restantes, la carga característica del hielo debe multiplicarse por un factor de reducción α4, provocando de este modo la torsión máxima. Este caso de carga está ilustrado en la figura 4.2.6. El número de conductores desequilibrados puede especificarse de otra forma en los NNA. Donde esta condición de carga pueda ser ignorada o si se tiene en cuenta otra cosa en los NNA para otros casos de carga definidos, α3 y α4 se toman igual a 1. e) Como una opción, se pueden considerar cargas combinadas desequilibradas de hielo y viento, en el diseño de los apoyos correspondientes, donde esta condición se pueda dar razonablemente debido al sitio y no ha sido considerada adecuadamente en otros casos de carga definidos. La carga de hielo y/o viento es aplicada sobre todos los conductores solamente en un sentido de la línea, partiendo de todas las crucetas del apoyo, dando como resultado cargas longitudinales. Una carga de hielo no uniforme se aplica generalmente a tres vanos consecutivos. De todos modos, se pueden especificar en los NNA cargas de hielo reducidas sobre todos los vanos a un solo lado del apoyo. NOTA − Si en los NNA no se especifican los factores de reducción mencionados más arriba, éstos pueden tomarse como sigue: α = 0,5;

α1 = 0,3;

α2 = 0,7;

α3 = 0,3;

α4 = 0,7

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Fig. 4.2.4 − Flexión transversal

Fig. 4.2.5 − Flexión longitudinal

Fig. 4.2.6 − Flexión de torsión

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4.2.11 Factores parciales para las acciones. Los valores recomendados de factores parciales γ y factores de combinación Ψ para las acciones definidas en los apartados 4.2.1 a 4.2.10 se encuentran en la tabla 4.2.8. Pueden aparecer factores modificados en los NNA, véase el apartado 3.1. Tabla 4.2.8 Factores parciales y de combinación, estados límite últimos Acción

Símbolo

Nivel de fiabilidad 1

2

3

γW

1,0

1,2

1,4

ΨW

0,4

0,4

0,4

γI

1,0

1,25

1,5

ΨI

0,35

0,35

0,35

Acciones variables: Cargas climáticas

Cargas de viento Cargas de hielo Cargas de seguridad:

Cargas de construcción y mantenimiento a

γP

1,5

γG

1,0

Cargas de torsión debidas a la tensión del conductor

γA1

1,0

Cargas longitudinales debidas a la tensión del conductor

γA2

1,0

Acciones permanentes: Propio peso Acciones accidentales: Cargas de seguridad:

NOTA − Los factores parciales sobre acciones mencionados anteriormente deberían ser considerados en conjunción con los factores parciales sobre las propiedades del material, los cuales son definidos en otros capítulos de esta norma. a

El valor combinado de las acciones de hielo y viento, puede ser tomado como las fuerzas reales susceptibles de aparecer durante la construcción y el mantenimiento. Frecuentemente, los efectos de las acciones del hielo y del viento pueden ser ignorados.

4.3 Acciones, "aproximación empírica" 4.3.1 Cargas permanentes. Véase el apartado 4.2.1. Requisitos nacionales pueden definirse en los NNA. 4.3.2 Cargas de viento. La dirección del viento debe ser horizontal. La fuerza del viento sobre apoyos, crucetas y aisladores (referidos generalmente por el subíndice “x” e individualmente por los subíndices “t”, “tc” e “ins”, respectivamente):

QWx = qx ⋅ Cx ⋅ A debe actuar perpendicularmente a la superficie expuesta al viento. Para conductores o subconductores, la fuerza del viento que actúa perpendicularmente a los mismos viene dada por: QWc = qc ⋅ Gc ⋅ Cc ⋅ d ⋅ L ⋅ cos2 φ

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donde qx

es el valor de la presión dinámica del viento para los apoyos, que depende de la altura sobre el suelo, como viene dado en los NNA. Esto se aplica también a torres, crucetas y aisladores;

qc

es el valor para la presión dinámica del viento para los conductores, que depende de la altura sobre el suelo, como viene dado en los NNA. La presión dinámica del viento q (en N/m2) es igual a: Q = ½ ρ ⋅ V2h donde

Gc

ρ

es la densidad del aire afectada por la altitud y como función de la temperatura y la presión, previstas en la región durante las tempestades de viento. Un valor recomendado para el uso normal a 10 ºC es: ρ = 1,25 kg/m3. Se dan otros valores en los NNA;

Vh

es la velocidad del viento (en m/s) que depende de la altura sobre el suelo y la respuesta de los elementos estructurales (véanse los NNA);

es el factor de vano que puede ser tomado como sigue si no se indica otra cosa en los NNA; Gc = 1,0

para longitudes de vano hasta 200 m;

Gc = 0,6 + 80/L para longitudes de vanos por encima de 200 m; Cx y Cc

son los factores de arrastre aerodinámicos, los cuales dependen de la forma y tipo de superficie del componente estructural expuesto al viento, según se define en los NNA;

A

es el área superficial proyectada expuesta al viento;

d

es el diámetro del conductor o subconductor o el diámetro de la carga de hielo adicional, asumiendo que es de forma circular;

L

es la longitud del vano. Cuando se utilice para los apoyos debe usarse el vano medio de viento o eolovano;

φ

es el ángulo de incidencia para la dirección crítica del viento. Ángulo medido respecto al plano perpendicular al sentido de la línea.

La fuerza del viento sobre los conductores, debe evaluarse considerando la altura sobre el suelo de sus puntos de anclajes. Deben considerarse especialmente las condiciones locales en áreas donde haya mucho viento. NOTA − Para el cálculo de la tensión en el conductor se puede tener en cuenta una reducción en los efectos de la presión del viento, debida a la longitud del cantón, si las condiciones del terreno y la altura del conductor sobre el suelo permanecen constantes. En tal caso, se puede aplicar un factor de vano basado en la longitud del cantón de la línea.

4.3.3 Cargas de hielo. Las fuerzas sobre los conductores de las cargas de hielo, QI, están referidas a la carga de hielo por unidad de longitud del conductor, así como otras cargas verticales impuestas, llegado el caso.

En el caso de conductores es necesario distinguir entre “Cargas Adicionales Normales” y “Cargas Adicionales Incrementadas”. Una “Carga Adicional Incrementada” debe admitirse y adoptarse, si ocurre con frecuencia. Esto depende del terreno por el que discurra la línea y puede convertirse, en muchas ocasiones, en una Carga Adicional Normal.

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Cuando estipulemos las cargas de hielo, deben considerarse: la experiencia reflejada en las normas nacionales, las observaciones durante la vida de otras líneas aéreas y las condiciones especiales de topografía y meteorología, en la zona de la línea aérea. Los requisitos nacionales están especificados en los NNA. 4.3.4 Cargas combinadas de hielo y viento. Las cargas combinadas de hielo y viento son consideradas en el apartado 4.3.10. Requisitos nacionales pueden darse en los NNA. 4.3.5 Efectos de la temperatura. La temperatura presente durante la aparición de cargas de hielo y viento, así como las temperaturas máxima, mínima y temperatura ambiente normal de referencia, deben considerarse de acuerdo a las condiciones meteorológicas. La temperatura prevista para condiciones de hielo debe ser de –5 ºC, que es el valor medio del rango de temperaturas cuando se produce la formación de hielo.

La fuerza de tensión en el conductor debe determinarse de acuerdo con cada caso individual de carga. Los casos de cargas relativos a las temperaturas pertinentes son dados en 4.3.10. Requisitos nacionales pueden darse en los NNA. 4.3.6 Cargas de construcción y mantenimiento. Véase el apartado 4.2.6. Requisitos nacionales pueden darse en los NNA. 4.3.7 Cargas de seguridad. Véase el apartado 4.2.7. Requisitos nacionales pueden darse en los NNA. 4.3.8 Fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito. Véase el apartado 4.2.8. Requisitos nacionales pueden darse en los NNA. 4.3.9 Otras fuerzas especiales. Véase el apartado 4.2.9. Requisitos nacionales pueden darse en los NNA. 4.3.10 4.3.10.1

Casos de carga Generalidades. Véase el apartado 4.2.10.1. Requisitos nacionales pueden darse en los NNA.

4.3.10.2 Categorías de las cargas y casos de carga. Los apoyos deben clasificarse de acuerdo con su función y sus casos de carga asociados. La carga puede subdividirse de acuerdo a los requisitos adecuados como sigue:

– para el cuerpo del apoyo, crucetas y castilletes o cúpulas del cable de tierra; – casos de carga normales, casos de carga de construcción y mantenimiento y casos de carga excepcionales, por ejemplo, accidentales; – deben calcularse separadamente las cargas de torsión, las cargas en cascada y los desequilibrios, pero pueden clasificarse como casos de carga excepcionales. 4.3.10.3 Casos de cargas para la tensión en el conductor. Las fuerzas de tensión en el conductor deben determinarse de acuerdo con cada caso de carga individual. Si no se dice otra cosa en los NNA, la carga mecánica de conductores se da en la tabla 4.3.1 a continuación.

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Tabla 4.3.1 Casos de carga para la tensión en el conductor Caso de carga

Temperatura ºC

Normal

Carga

Nota

-5

Peso propio del conductor + cargas adicionales normales (o bien cargas adicionales incrementadas)

(1)

Normal

-20

Peso propio del conductor

(1)

Normal

+15

Peso propio del conductor + carga máxima del viento

(1), (3)

Normal

+40

Peso propio del conductor

(1), (2)

NOTA 1 − Los detalles de casos de carga normales y excepcionales pueden definirse en los NNA correspondientes. NOTA 2 − En el caso de líneas aéreas en las que una alta intensidad de corriente eléctrica es probable que ocurra en verano, debe considerarse una temperatura más alta, por ejemplo +60 ºC. La máxima temperatura del conductor está definida en las especificaciones de proyecto. NOTA 3 − La temperatura ambiente normal de referencia asociada con una carga de viento, se da en los NNA.

4.3.10.4 Casos de carga estándar. En los NNA se dan las disposiciones correspondientes a los casos de carga normales, casos de carga de construcción y mantenimiento y casos de carga excepcionales.

Deben estudiarse, si es aplicable y viene en las especificaciones de proyecto, los casos de carga que involucren fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito u otras fuerzas especiales de acuerdo con los apartados 4.3.8 y 4.3.9, respectivamente. 4.3.11 Factores parciales para las acciones (véase el anexo D). Los factores parciales en la "aproximación empírica" son generalmente aplicados sobre los efectos de las acciones, por ejemplo, sobre las fuerzas producidas (vertical, transversal y longitudinal), en el caso de reacciones del conductor. Los casos de carga combinan cargas de orígenes diferentes.

Además, las ecuaciones básicas del diseño como las especificadas en los apartados 3.7.3 y 3.7.4, pueden simplificarse como sigue y deben verse en combinación con los valores dados en los NNA: Ed = f {γG ⋅ GK, γW ⋅ QWK, γI ⋅ QIK, γC ⋅ QCK, γP ⋅ QPK, γA ⋅ AK} donde Ed

es el valor total de diseño del efecto de las acciones, véase el apartado 3.7.3;

GK

s el valor característico del peso propio de los conductores, aisladores y apoyos;

QWK

es el valor característico de la acción del viento como se define en el apartado 4.3.2;

QIK

es el valor característico de la acción del hielo sobre los conductores como se define en el apartado 4.3.3;

QCK

es el valor característico de las acciones resultante de los esfuerzos de tensión del conductor, debidos a los efectos de la variación de temperatura, acción del viento y acción del hielo;

QPK

es el valor característico de las cargas de construcción y mantenimiento como se define en el apartado 4.3.6;

AK

es el valor característico de acciones excepcionales, como se definen en el apartado 4.3.7 (cargas de seguridad) y como se especifican en el apartado 4.3.10.

Los efectos totales de las acciones es una combinación de las acciones mencionadas anteriormente.

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Los factores parciales γG, γW, γI, γC γP y γA contemplan: – aspectos de fiabilidad; – combinaciones de acciones; – coordinación de resistencias; – definición de casos de carga. Los factores parciales tienen en cuenta los casos de carga normales y excepcionales. Los valores de los factores parciales, dependen de los casos de carga e incluyen los factores de combinación Ψ. Los valores recomendados de los factores parciales para las acciones definidas en los apartados 4.3.1 a 4.3.10, se dan en la tabla 4.3.2. Factores modificados pueden indicarse en los NNA, véase el apartado 3.1. Tabla 4.3.2 Factores parciales para acciones, estados límites últimos Acción

Símbolo

Factor parcial

γW , γI , γC

1,3

donde sean desfavorables

γG

1,1

donde sean favorables

γG

1,0

γP

1,5

donde sean desfavorables

γG

1,1

donde sean favorables

γG

1,0

Caso de carga normal − Acciones variables − Acciones permanentes

Caso de carga de construcción y mantenimiento − Acciones variables − Acciones permanentes

Caso de carga excepcional γW , γI , γC

1,0

– Acciones accidentales

γA

1,0

– Acciones permanentes

γG

1,0

– Acciones variables

NOTA − Los factores parciales sobre acciones mencionadas anteriormente deberían ser considerados conjuntamente con los factores parciales de las propiedades del material, los cuales se definen en otros capítulos de esta norma.

Requisitos nacionales pueden definirse en los NNA y sustituir los párrafos correspondientes del apartado 4.3.11. 5 REQUISITOS ELÉCTRICOS 5.1 Clasificación de las tensiones

La línea aérea debe ser capaz de resistir un nivel aceptable de la tensión nominal a frecuencia industrial, sobretensiones temporales y sobretensiones de maniobra y las producidas por un rayo. Deben definirse en las especificaciones de proyecto, los niveles reales de tensión y los niveles de aislamiento. Los requisitos y pautas dados en los siguientes apartados, sirven de guía para obtener los niveles requeridos de fiabilidad aceptados generalmente.

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La tabla 5.1 da las tensiones nominales y sus correspondientes tensiones más elevadas de la red. Tabla 5.1 Tensiones nominales y sus correspondientes tensiones más elevadas de la red Tensión nominal (kV)

Tensión más elevada de la red (kV)

45

52

50

72,5

60

72,5

63

72,5

66

72,5

70

82,5

90

100

110

123

132

145

150

170

220

245

225

245

275

300

380

420

400

420

480

525

700

765

NOTA − Los caracteres en negrilla están de acuerdo con la Norma CEI 60038.

5.2 Corrientes 5.2.1 Corriente normal. La corriente normal depende de la magnitud de la potencia transmitida y de la tensión de servicio. La sección de los conductores de fase debe elegirse de forma tal, que no se exceda la temperatura máxima, para la que se ha calculado el material del conductor, bajo unas condiciones específicas, definidas en los NNA o en las especificaciones de proyecto. 5.2.2 Corriente de cortocircuito. La línea aérea debe diseñarse y construirse, para resistir sin dañarse los efectos mecánicos y térmicos, debidos a las corrientes de cortocircuito recogidas en las especificaciones de proyecto. El cortocircuito puede ser: – trifásico; – fase a fase; – fase simple a tierra – fase doble a tierra.

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Los valores típicos para la duración de un cortocircuito, a tener en cuenta para el diseño son: – conductores de fase y cables de tierra 0,5 s; – herrajes y accesorios de línea 1,0 s. De todos modos es importante tener en cuenta la duración real, la cual depende del tiempo de respuesta del sistema de protección de la línea aérea. Por lo tanto algunas veces la duración puede ser más larga o corta que los valores típicos reseñados anteriormente. Los métodos de cálculo de las corrientes de cortocircuito, en las redes trifásicas de corriente alterna, se dan en la Norma CEI 60909 y los métodos de cálculo de los efectos de las corrientes de cortocircuito en la Norma EN 60865-1. Pueden especificarse otros métodos alternativos de cálculo en los NNA o en las especificaciones de proyecto. 5.3 Coordinación de aislamiento 5.3.1 Generalidades. Los principios y reglas de la coordinación de aislamiento se describen en las Normas EN 6007-1 y EN 60071-2. El procedimiento para la coordinación de aislamiento consiste en la selección de un conjunto de tensiones soportadas normalizadas, las cuales caracterizan el aislamiento. En el caso de una línea aérea este procedimiento está compuesto de las siguientes etapas:

– determinación de las tensiones y sobretensiones representativas (Urp); – determinación de las tensiones soportadas de coordinación (Ucw); – determinación de las tensiones soportadas especificadas (Urw). 5.3.2 Origen y clasificación de las fatigas debidas a la tensión sobre las líneas aéreas y evaluación de las sobretensiones representativas 5.3.2.1 Clasificación de sobretensiones. Las tensiones y sobretensiones que fatigan el aislamiento en servicio se clasifican como sigue:

– tensión permanente a frecuencia industrial; – sobretensiones temporales ; – sobretensiones transitorias de frente lento; – sobretensiones transitorias de frente rápido y muy rápido. Se dan recomendaciones para la evaluación de las sobretensiones representativas en la Norma EN 60071-2, capítulo 2. 5.3.2.2 Tensión permanente a frecuencia industrial. La tensión permanente a frecuencia industrial representativa, es considerada constante e igual a la tensión más elevada de la red (Us); es el valor más elevado de la tensión que ocurre bajo condiciones normales de operación, en algún momento y en algún punto de la red. [VEI 601-01-23] (tensión fase a fase). 5.3.2.3 Sobretensiones temporales. Las sobretensiones temporales son sobretensiones oscilatorias a frecuencia industrial, de relativa larga duración, que aparecen en un punto de la red y que no son amortiguadas o lo son débilmente [VEI 604-03-12]. Son debidas a fallos, algunas maniobras (tales como las pérdidas de carga), condición de resonancia, ferrorresonancias o una combinación de estas causas. La sobretensión representativa tiene una duración de un minuto a frecuencia industrial, pero generalmente no se utiliza para la determinación de las distancias eléctricas de una línea.

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5.3.2.4 Sobretensiones transitorias de frente lento. Las sobretensiones de frente lento pueden originarse por fallos, operaciones de conmutación (encender - apagar ; conectar – desconectar) o descargas eléctricas producidas por rayos sobre las líneas aéreas, alejadas del punto estudiado. Las sobretensiones de frente lento de importancia para las líneas aéreas son sobretensiones por faltas a tierra, enganches o reenganches. La fatiga de tensión representativa está caracterizada por:

– la forma de la onda de impulso tipo de maniobra normalizada (250/2 500 µs), – una amplitud representativa, la cual puede ser una sobretensión máxima prevista o deducida de una distribución de probabilidad de las amplitudes de las sobretensiones. 5.3.2.5 Sobretensiones transitorias de frente rápido y muy rápido. Las sobretensiones de frente rápido y muy rápido de importancia para las líneas aéreas, son principalmente las sobretensiones debidas a rayos por caídas directas sobre los conductores de fase o por descargas de retorno, o bien, en las redes con niveles de tensión más bajo (< 245 kV), tensiones inducidas por la caída de un rayo sobre una tierra cercana a la línea.

La fatiga de tensión representativa está caracterizada por la forma de la onda de impulso tipo rayo normalizada (1,2/50 µs). La amplitud representativa es dada tanto por una sobretensión máxima prevista, como por una distribución de probabilidades de valores de cresta. Para la determinación de las distancias eléctricas, la sobretensión representativa a tener en cuenta es aquella que puede propagarse a través de varias torres desde el punto de descarga del rayo. 5.3.3 Determinación de la tensión soportada de coordinación (Ucw) 5.3.3.1 Recomendaciones generales. Las recomendaciones para la evaluación de la tensión soportada de coordinación se dan en la Norma EN 60071-2, capítulo 3. 5.3.3.2 Coordinación de aislamiento para la tensión permanente a frecuencia industrial y para sobretensiones temporales. La tensión permanente a frecuencia y las sobretensiones temporales determinan la longitud mínima necesaria de la cadena de aisladores. La forma de los aisladores debe frecuentemente ser compatible con un lugar en el que haya una contaminación severa.

En redes con neutro puesto directamente a tierra, con factores de defecto a tierra de 1,3 y menores, es normalmente suficiente diseñar los aisladores para que resistan la tensión fase a tierra más alta de la red. Para factores de defecto a tierra más altos, y especialmente en redes con neutro aislado o puestos a tierra mediante bobina de compensación, puede ser necesario considerar las sobretensiones temporales. La tensión soportada de coordinación para las tensiones permanentes a frecuencia industrial, es igual a la tensión más elevada de la red para aislamiento entre fases e igual a esa misma tensión dividido por 3 para el aislamiento fase a tierra. La tensión soportada de coordinación de corta duración es igual a la sobretensión temporal representativa. Cuando el aislador está en un ambiente contaminado, la respuesta del aislamiento a tensiones de frecuencia industrial puede variar de forma importante. A efectos de normalización se especifican cuatro niveles de contaminación. La tabla 1 de la Norma EN 60071-2 da para cada nivel de contaminación, una descripción aproximada de algunas zonas con sus entornos típicos correspondientes. Los aisladores deben resistir la tensión más elevada de la red con unas condiciones de contaminación permanentes con un riesgo aceptable de descargas. Las tensiones soportadas de coordinación son iguales a las sobretensiones temporales representativas y el criterio de funcionamiento correcto es satisfecho mediante la elección de un adecuado nivel de aislamiento normalizado para los ensayos de contaminación en relación con el nivel de contaminación del sitio. Por tanto, una larga duración de la tensión soportada de coordinación a frecuencia industrial, debe corresponder a la tensión más elevada de la red para el aislamiento entre fases y este valor dividido entre 3 para el aislamiento entre fase y tierra. La determinación del nivel de contaminación del sitio puede ser hecha de acuerdo con la tabla 1 de la Norma EN 60071-2 mencionada anteriormente. Para una evaluación cuantitativa del nivel de contaminación del sitio, mediante instrumentos de medida, es aplicable la información contenida en la Norma CEI 60815.

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5.3.3.3 Coordinación de aislamiento para sobretensiones transitorias de frente lento. Las sobretensiones de frente lento son uno de los factores determinantes de las distancias eléctricas para redes de más de 245 kV. Para algunos tipos de aisladores (por ejemplo, los aisladores que componen una cadena), los herrajes pueden ser un punto crítico del diseño.

La tensión soportada de coordinación puede evaluarse tanto por un método determinista como por métodos estadísticos, que se describen en la Norma EN 60071-2. 5.3.3.4 Coordinación de aisladores para sobretensiones transitorias de frente rápido. La tensión soportada de coordinación a considerar, debe ser mayor o igual a la sobretensión que puede propagarse a través de varias torres desde el punto de caída del rayo. Si no se dispone de un método más preciso de cálculo, la sobretensión de fase a tierra puede tomarse igual a la tensión soportada a impulso tipo rayo de la cadena de aisladores (el 90% de la tensión soportada a un impulso tipo rayo de la cadena de aisladores U90%_ff_is). Éste es uno de los factores principales que definen el comportamiento por la caída de una rayo sobre una línea aérea. 5.3.3.5 Comportamiento de las líneas aéreas por la caída de un rayo. Este comportamiento puede determinarse por la tasa de descarga debida a fallo en la pantalla de protección, Rsf, y por la tasa de descarga en retorno, Rb. Esto se fija por algunas consideraciones de operación o puesta en marcha y depende de la rigidez dieléctrica de la línea y de los siguientes parámetros:

– la resistividad del terreno cuando cae un rayo; – la altura de la línea aérea; – la configuración del conductor; − la protección mediante cables de tierra ; − la puesta a tierra del apoyo;

– la instalación de elementos para la protección de sobretensiones en la línea aérea. Niveles aceptables de las tasas de descargas debidas a fallos en la pantalla de protección y de las tasas de descargas en retorno pueden definirse en las especificaciones de proyecto. NOTA − Datos orientativos para el cálculo de las tasas (Rsf) y (Rb), definidas anteriormente, se dan en la publicación de CIGRE Nº 63 “Modelos de procedimiento para estimar la caída de rayos sobre líneas de transmisión”: La sección 4 trata sobre Rsf y la sección 6 sobre Rb.

5.3.4 Determinación de la tensión soportada especificada (Urw). La tensión soportada especificada viene determinada por la tensión soportada de coordinación, teniendo en cuenta un factor de corrección asociado con las condiciones atmosféricas. La rigidez dieléctrica del aislamiento de la línea está afectada por la altitud sobre el nivel del mar. Este efecto, que varía con la longitud del intervalo entre niveles en el aire, es tenido en cuenta por un factor de altitud Ka que depende del valor considerado de la tensión soportada de coordinación.

U rw = U cw /K a El factor Ka es generalmente válido para altitudes hasta 1 000 m. Todos los valores de Ka están indicados en la tabla E.4, del anexo E. 5.3.5 Distancias de aislamiento eléctrico para evitar descargas 5.3.5.1 Generalidades. Cinco tipos de distancias de aislamiento eléctrico se consideran en esta norma (véase también el apartado 5.4):

Del

Distancia de aislamiento en el aire mínima especificada, para prevenir una descarga disruptiva entre conductores de fase y objetos de potenciales de tierra durante sobretensiones de frente lento o rápido. Del puede ser tanto interna, cuando se consideran distancias de aislamiento del conductor a la estructura de la torre, o externas, cuando se considera una distancia de aislamiento del conductor a un obstáculo.

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Dpp

Distancia de aislamiento en el aire mínima especificada, para prevenir una descarga disruptiva entre conductores de fase durante sobretensiones de frente lento o rápido. Dpp es una distancia de aislamiento interna.

D50Hz_p_e

Distancia de aislamiento en el aire mínima especificada, para prevenir una descarga disruptiva a frecuencia industrial entre un conductor de fase y objetos de potencial de tierra. D50Hz_p_e es una distancia de aislamiento interna.

D50Hz_p_p

Distancia de aislamiento en el aire mínima especificada para prevenir una descarga disruptiva a frecuencia industrial entre conductores de fase. D50Hz_p_p es una distancia de aislamiento interna.

asom

Valor aso mínimo de una línea. Este es el menor valor de la distancia en línea recta entre partes vivas (conductores con tensión eléctrica) y partes puestas a tierra.

Para la obtención de Del y Dpp se recomienda usar uno de los siguientes métodos: – Método descrito en el anexo E. En este caso las distancias externas definidas en los apartados 5.4.3 y 5.4.4 son suficientes para ofrecer seguridad al público en general. Un ejemplo del uso de este método se da en el apartado 5.3.5.2. – Método basado en la experiencia. Hay una buena experiencia en Europa en el uso de valores para Del y Dpp dados en la tabla 5.5. Cuando se usen estos valores para determinar las distancias externas de acuerdo con el apartado 5.4.3, son necesarias consideraciones especiales tal y como se especifica en el apartado 5.3.5.3. 5.3.5.2 Resultado del cálculo usando el método del anexo E. El anexo E da un método teórico que determina, para cada tipo de sobretensión transitoria de frente rápido o lento, así como para la tensión a frecuencia industrial, la distancia eléctrica mínima necesaria para obtener la tensión de resistencia especificada, para ciertas configuraciones de intervalos entre niveles en el aire y un rango dado de condiciones atmosféricas.

Una aproximación numérica de la fórmula del anexo E viene dada en la tabla 5.2, para el caso general de distancias del conductor a obstáculos Del (factor de intervalo en el aire Kg = 1,3) y distancias entre conductores de fase Dpp (factor de intervalo en el aire Kg = 1,6), necesarias para asegurar la resistencia a las sobretensiones soportadas de frente rápido debidas a rayos. Este ejemplo cubre la mayoría de los casos que pueden ocurrir en la práctica. Hay muchas posibles distancias de descarga, aso, y las correspondientes tensiones soportadas no son iguales que las tensiones de impulso normalizadas dadas para el equipo en la Norma EN 60071-1. De acuerdo con las diferentes posibles formas de aisladores y dispositivos de descargas, el nivel de aislamiento de la línea para esta aplicación puede tener muchos valores, incluso fuera de la lista de las tensiones soportadas de impulso normalizadas dadas para el equipo en la Norma EN 60071-1. Por lo tanto, las distancias se dan para todo el rango de tensiones soportadas tipo rayo con pasos de 50 kV en 50 kV. Es necesario para el diseñador de la línea confirmar que la suma de Del y la distancia de seguridad es suficiente para asegurar la seguridad del público en general. El capítulo F.2 del anexo F, muestra ejemplos de cálculos de Del, Dpp y D50Hz, para diferentes tensiones de la red. NOTA − El factor de intervalo en el aire Kg usado para calcular los valores de las siguientes tablas son en cada caso Kg_sf. El valor de Kg_sf puede consultarse en el anexo E.

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Tabla 5.2 Distancias de aislamiento Del y Dpp para sobretensiones soportadas tipo rayo Tensión soportada tipo rayo U90%_ff_is de las cadenas de aisladores de la línea (kV) 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1 000 1 050 1 100 1 150 1 200 1 250 1 300 1 350 1 400 1 450 1 500 1 550 1 600 1 650 1 700 1 750 1 800 1 850 1 900 1 950 2 000 2 050 2 100 2 150

Del (m) Kg = 1,3 Ka (1 000 m)

Dpp (m) Kg = 1,6 Ka (1 000 m)

0,48 0,58 0,67 0,77 0,85 0,95 1,04 1,14 1,23 1,33 1,41 1,50 1,60 1,69 1,78 1,88 1,97 2,05 2,14 2,23 2,33 2,42 2,51 2,61 2,70 2,79 2,89 2,98 3,07 3,17 3,26 3,35 3,45 3,54 3,63 3,72 3,82 3,91 4,00

0,54 0,65 0,74 0,85 0,96 1,06 1,17 1,26 1,37 1,47 1,58 1,68 1,79 1,89 2,00 2,08 2,19 2,29 2,40 2,50 2,60 2,71 2,81 2,92 3,02 3,13 3,23 3,33 3,44 3,54 3,65 3,75 3,86 3,96 4,06 4,17 4,27 4,38 4,48

NOTA − Esta tabla da valores numéricos de distancias de aislamiento a 1 000 m de altitud. Si la altitud es constantemente mayor o menor de 1 000 m, las distancias de aislamiento pueden ser corregidas usando el factor de altitud dado en la tabla E.4 del anexo E.

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Una aplicación numérica de la fórmula se da en la tabla 5.3 para el caso general de distancias del conductor a obstáculos (factor de intervalo en el aire Kg_sf = 1,3) y distancia entre conductores de fase (factor de intervalo en el aire Kg_sf = 1,6) necesarios para asegurar la resistencia a sobretensiones soportadas de frente lento debidas a maniobras. Tabla 5.3 Distancias de aislamiento Del y Dpp para sobretensiones soportadas de maniobras Sobretensiones de maniobras

Del (m)

Dpp (m)

U2%_sf

Kg = 1,3

Kg = 1,6

(kV)

Ka (1 000 m)

Ka (1 000 m)

400

0,88

1,02

450

1,01

1,18

500

1,14

1,32

550

1,29

1,49

600

1,44

1,67

650

1,59

1,86

700

1,73

2,06

750

1,90

2,24

800

2,07

2,45

850

2,25

2,67

900

2,44

2,91

950

2,64

3,15

1 000

2,84

3,41

1 050

3,02

3,68

1 100

3,24

3,96

1 150

3,47

4,26

1 200

3,71

4,57

1 250

3,96

4,90

1 300

4,22

5,24

1 350

4,49

5,60

1 400

4,77

5,97

1 450

5,06

6,36

1 500

5,37

6,78

1 550

5,69

7,21

1 600

6,02

7,66

1 650

6,37

8,14

1 700

6,73

8,63

1 750

7,11

9,16

1 800

7,50

9,70

NOTA − Esta tabla da valores numéricos de distancias de aislamiento a 1 000 m de altitud. Si la altitud es constantemente mayor o menor de 1 000 m, las distancias de aislamiento pueden ser corregidas usando el factor de altitud dado en la tabla E.4 del anexo E.

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La distancia de aislamiento eléctrico mínima a ser usada es la mayor de las dos distancias calculadas, entre la sobretensión soportada tipo rayo y tipo maniobra. Las distancias de aislamiento eléctrico que permitan asegurar la resistencia para la tensión soportada a frecuencia industrial, son solamente las distancias de aislamiento internas correspondientes a condiciones de viento extremo. La aplicación numérica de la fórmula del anexo E para D50Hz_p_e con un factor de intervalo en el aire Kg = 1,45 y D50Hz_p_p con un factor de intervalo en el aire Kg = 1,6 están en la tabla 5.4. Tabla 5.4 Distancias de aislamiento eléctrico en aire mínimas necesarias para la tensión soportada a frecuencia industrial (a ser usadas en condiciones de viento extremo) Tensión más elevada de la red

D50Hz_p_e (m)

D50Hz_p_p (m)

US

Kg = 1,45

Kg = 1,60

(kV)

conductor-estructura

conductor-conductor

52

0,11

0,17

72,5

0,15

0,23

82,5

0,16

0,26

100

0,19

0,30

123

0,23

0,37

145

0,27

0,42

170

0,31

0,49

245

0,43

0,69

300

0,51

0,83

420

0,70

1,17

525

0,86

1,47

765

1,28

2,30

Todas esas distancias de aislamiento eléctrico mínimas están basadas sobre los requisitos de coordinación de aislamiento. Otros requisitos pueden conducir a mayores separaciones. Los otros valores deben ser especificados en los NNA junto con una explicación de su origen. 5.3.5.3 Método empírico. Los valores dados en la tabla 5.5 están basados en un análisis de los valores usados comúnmente en Europa, los cuales han sido probados que son lo suficientemente seguros para el público en general.

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Tabla 5.5 Distancias de aislamiento Del y Dpp Tensión más elevada de la red US (kV)

Del

Dpp

(m)

(m)

52

0,60

0,70

72,5

0,70

0,80

82,5

0,75

0,85

100

0,90

1,05

123

1,00

1,15

145

1,20

1,40

170

1,30

1,50

245

1,70

2,00

300

2,10

2,40

420

2,80

3,20

525

3,50

4,00

765

4,90

5,60

Cuando se usen esos valores para la especificación de distancias de aislamiento externas, debe verificarse que el cálculo de la distancia a una persona o a un objeto es mayor que el 110% de asom en el momento que ocurre la sobretensión. En la mayoría de los casos se consigue usando consideraciones de probabilidad. Los NNA pueden definirlo con más detalle. 5.4 Distancias de aislamiento internas y externas 5.4.1 Introducción. Las distancias de aislamiento internas y externas, como se dan en las tablas 5.4.3 y 5.4.4, están determinadas desde un punto de vista técnico y se acepta que los Reglamentos Nacionales puedan usar diferentes valores (superiores o inferiores) y ello debe especificarse en los NNA.

Las distancias de aislamiento internas se dan, únicamente para diseñar una línea con una aceptable capacidad de resistir las sobretensiones. (Está aceptado en las Normas EN 60071-1 y EN 60071-2 que el diseño económico de una red eléctrica, tenga un número limitado de descargas eléctricas a través de algunas de las distancias de aislamiento internas críticas, tales como las distancias entre los conductores y la torre). El objetivo de las distancias de aislamiento externas es evitar el daño de las descargas eléctricas al público en general, a las personas que trabajan en las cercanías de la línea eléctrica y a las personas que trabajan en su mantenimiento. Las distancias de aislamiento dadas en este apartado, no son aplicables cuando se realicen trabajos de mantenimiento de la línea aérea, con métodos de trabajo en tensión, para los cuales deben aplicarse reglas especiales (véase el apartado 5.4.2.1). Las distancias de aislamiento se refieren a las líneas de transmisión que usan conductores desnudos. Las líneas que usan conductores aislados, con una capa de aislamiento sólido alrededor del mismo, para prevenir un fallo causado por un contacto temporal con un objeto puesto a tierra o un contacto temporal entre conductores de fase, no son tratados en esta norma. Es también aceptado que al proyectar diseños económicos de líneas de transmisión, el proyectista tiene que optimizar el diseño, para un rango previsible de condiciones climáticas como velocidades del viento y cargas de hielo. Pueden producirse circunstancias meteorológicas excepcionales y en este caso es aceptable que las distancias de este capítulo no sean aplicadas. En estas condiciones excepcionales, la seguridad de las personas es primordial y deben tomarse las medidas necesarias para asegurarse de ello. Se considera como excepcional, en este contexto, cuando se produce una vez cada más de 50 años.

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En las especificaciones de proyecto pueden darse valores más altos para las distancias de aislamiento mínimas. Estos valores anularán a aquellos dados en la norma y sus anexos. Las distancias de aislamiento deben verificarse de acuerdo a las condiciones de carga del apartado 5.4.2.2. Cuando la distancia de aislamiento no se especifique como “horizontal” o “vertical”, debe tomarse la menor distancia entre las partes en tensión y el objeto considerado. 5.4.2 Consideraciones generales y casos de carga 5.4.2.1 Consideraciones generales y principios fundamentales. Las distancias durante los trabajos en tensión no se consideran en esta norma. Las distancias para los trabajos en tensión son estudiadas y serán recomendadas por los comités técnicos TC 78 de CEI y TC 78 de CENELEC.

El planteamiento de este apartado es como sigue: a) Hay una distancia eléctrica básica, Del, la cual impide las descargas eléctricas de las partes en tensión a objetos a potencial de tierra (distancias externas), en condiciones de explotación normal de la red (las condiciones normales incluyen operaciones de enganche, aparición de rayos y sobretensiones resultantes de faltas en la red). Para las distancias internas se permite usar valores menores de Del porque esto afecta solamente a la fiabilidad de la red. Debe usarse Del para las distancias externas. Hay una distancia eléctrica más básica, Dpp, la cual previene las descargas eléctricas entre fases durante maniobras y sobretensiones de rayos y ésta es cercana a la mínima distancia a ser usada entre fases cuando las líneas eléctricas no están afectadas por tiempo adverso. Para distancias internas se permite usar valores menores que Dpp porque esto afecta solamente a la fiabilidad de la línea. b) Es necesario añadir una distancia de aislamiento al suelo, edificios, etc. para asegurar que las personas u objetos conductores no estén a una distancia inferior a la distancia eléctrica Del incluso cuando trabajos o actividades de ocio, puedan preverse con una razonable probabilidad. c) Las distancias de aislamiento internas respecto a objetos puestos a tierra, durante eventos infrecuentes, tales como aquellos causados por el balanceo máximo de los conductores debido a cargas de viento, pueden ser inferiores a las del caso “a)” mencionado anteriormente, debido a su baja probabilidad de coincidir con sobretensiones transitorias y si se diera algún evento de este tipo, su resultado sería solamente una interrupción del suministro y no presentaría peligro para las personas. Lo dicho en el párrafo anterior, también se aplica y en idénticas condiciones a las distancias de aislamiento entre fases. d) Para cadenas muy largas de aisladores, el riesgo de descarga debe siempre apoyarse sobre la distancia interna asom y no sobre la distancia a algún objeto externo o persona. 5.4.2.2 Casos de carga para el cálculo de las distancias de aislamiento 5.4.2.2.1 Temperatura máxima del conductor. Las distancias verticales deben basarse en la temperatura máxima de servicio continuo de los conductores, especificada en los NNA o en las especificaciones de proyecto. NOTA − Algunos países, pueden preferir considerar una carga de temperatura más alta pero de corta duración y reducir las distancias en esos casos. Los requisitos deben darse en los NNA o en las especificaciones de proyecto.

5.4.2.2.2 Cargas de hielo para la determinación de la distancia eléctrica. Debe especificarse directamente la carga de hielo característica a ser aplicada, basándose en la experiencia de cada país. Las indicaciones están dadas en los apartados 4.2 (aproximación general) y 4.3 (aproximación empírica), y en el anexo B. Los requisitos nacionales deben definirse en los NNA.

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5.4.2.2.3 Cargas de viento para la determinación de las distancias eléctricas. Deben considerarse tres casos:

– sin viento; – carga de viento para un periodo de retorno de tres años; – carga de viento para un periodo de retorno de 50 años para condiciones de ráfaga; en tal caso la ocurrencia simultánea de una sobretensión transitoria se considera que tiene una pequeña probabilidad de suceder. Se dan indicaciones en los apartados 4.2 (aproximación general) y 4.3 (aproximación empírica), y en el anexo B. Bajo cargas de viento la temperatura de un conductor disminuye. La reducción de temperatura depende de la intensidad eléctrica, carga del viento, dirección del viento, temperatura ambiente, etc. El proyectista puede tener esas circunstancias en cuenta para calcular la posición correcta del conductor. Los requisitos nacionales deben ser definidos en los NNA. Lo siguiente debe aplicarse cuando se calculen las distancias internas y externas: – Bajo condiciones de viento nulo (sin viento), las distancias internas deben ser mayores o iguales a Del o a Dpp. – Bajo la carga de viento de diseño, utilizada para la determinación de distancias eléctricas (por ejemplo un periodo de retorno de tres años), las distancias internas pueden reducirse, porque hay solamente una pequeña probabilidad de que ocurra una sobretensión bajo esas condiciones y la eventualidad de una descarga, no resultaría peligrosa para las personas o propiedades. La dimensión a la cual las distancias pueden reducirse, tiene que determinarse por los comités nacionales y reflejar el nivel requerido de fiabilidad de la línea. Los requisitos nacionales deben definirse en los NNA. – Bajo condiciones de viento extremo (por ejemplo un periodo de retorno de 50 años) las distancias internas deben resistir la tensión más elevada de la red entre fase y tierra, en redes con neutro directo a tierra, con un factor de falta a tierra de 1,3 o inferior. Para factores de falta a tierra superiores y especialmente en redes con neutro aislado o neutro puesto a tierra por bobina de compensación, puede ser necesaria la consideración de sobretensiones temporales. – Para las condiciones de viento comprendidas entre viento en calma y carga de viento de diseño, sin hielo, utilizada para la determinación de distancias eléctricas (por ejemplo un periodo de retorno de tres años), las distancias externas, deben respetar los valores definidos en los siguientes apartados. Para velocidades superiores del viento y con conductores con hielo, las distancias pueden reducirse. Los requisitos nacionales para este caso deben definirse en los NNA. 5.4.2.2.4 Cargas combinadas de hielo y viento. En algunos países conviene considerar las cargas combinadas de hielo y viento. Los métodos de cálculo de esos casos de carga deben definirse en los NNA.

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D50Hz_p_p

D50Hz_p_e

k1 Del

Del

Del

D50Hz_p_p

k1 Dpp

Dpp

Dpp

Entre Entre fases y/o conductor de circuitos (circuitos fase y cable de distintos) tierra

D50Hz_p_e

k1 Del

Del

Del

Entre fases y partes puestas a tierra

En el apoyo

Aunque hay una pequeña probabilidad de que se produzca una sobretensión mientras el conductor es movido por el viento, la distancia puede reducirse aplicando un factor k1; k1 debe definirse en los NNA

Condiciones de carga sin viento

Condiciones de carga sin viento

Observaciones

NOTA − En el caso de líneas con conductores similares (la misma sección, material, procedimiento de colocación y flecha), hay métodos aproximados para el cálculo de las distancias en el vano sin viento, que permiten asegurar que las distancias con viento también se cumplen. Estos métodos deben definirse en los NNA o en las especificaciones de proyecto.

Si el punto de anclaje del cable de tierra a la torre está más alto que el del conductor, la flecha del cable de tierra debe ser no mayor que la del conductor.

Carga de viento extremo

k1 Dpp

Dpp

Carga de hielo

Carga de viento excepto viento extremo

Dpp

Entre fases del mismo circuito

Temperatura máxima del conductor

Caso de carga

En el vano

Casos de distancias de aislamiento en el vano y en el apoyo

Tabla 5.4.3 Distancias de aislamiento mínimo en el vano y en el apoyo

5.4.3 Distancias de aislamiento en el vano y en el apoyo

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1,5 m + Del

1,5 m + Del

1,5 m + Del

Árboles a los que si se puede subir

Donde se pueda trepar a los árboles o subir con escaleras (huertos, campos de lúpulo, etc) debe aplicarse una distancia tal, a la escalera o el árbol, que el trabajo cercano a la línea pueda hacerse sin peligro

Del

Del

Del

Árboles a los que no se puede subir

Bajo la línea

1,5 m + Del

1,5 m + Del

1,5 m + Del

Si el riesgo de falta a tierra por la caída de un árbol no es aceptable, debe limitarse la altura de los árboles o aumentar la distancia lateral a la línea

Del

Del

Del

Árboles a los que no Árboles a los que si se se puede subir puede subir (distancia lateral) (distancia lateral)

Situados a un lado de la línea, pero próximos

Distancias de aislamiento a los árboles

NOTA 2 − Estas distancias se definen para un vehículo de 5 metros de altura.

NOTA 1 − En algunos países es práctica normal que los cables sobrevuelen los árboles, para evitar la tala, en este caso conviene definir la altura máxima posible que puedan alcanzar los árboles.

Observaciones

Mínimo 3 m

2 m + Del

Mínimo 3 m

2 m + Del

Mínimo 3 m

2 m + Del

Terreno montañoso o con fuertes pendientes (empinado)

El requisito básico es que una persona o un vehículo puedan pasar por debajo de la línea sin peligro. Cuando este caso no es aplicable (escalones, pendientes, etc.) la distancia puede reducirse coherentemente, con la condición de que la seguridad de las personas esté asegurada

5 m + Del

5 m + Del

Carga de hielo

Carga de viento

5 m + Del

Temperatura máxima del conductor

Caso de carga

Perfil normal del terreno

Distancias de aislamiento a tierra en terrenos sin obstáculos

Tabla 5.4.4 Distancias de aislamiento mínimas a tierra en zonas alejadas de edificios, carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

5.4.4 Distancias de aislamiento a tierra en zonas alejadas de edificios, carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

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5.4.5 Distancias de aislamiento a edificios, carreteras, otras líneas y áreas recreativas 5.4.5.1 Generalidades. El propósito de estas distancias de aislamiento es evitar que alguna persona u objeto, que razonablemente pueda llevar esa persona, se acerque a una distancia menor que Del de la línea eléctrica. Se consideran los siguientes casos:

a) Distancias de aislamiento a edificios residenciales o de otro tipo, cuando la línea pasa por arriba o adyacente a los edificios, o cerca de antenas u otras estructuras similares (véase la tabla 5.4.5.2). b) Distancias de aislamiento de las líneas que crucen carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables (véase la tabla 5.4.5.3.1). c) Distancias de aislamiento de las líneas adyacentes a carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables (véase la tabla 5.4.5.3.2). d) Distancias de aislamiento de las líneas eléctricas que se cruzan o son paralelas a otras líneas eléctricas o de telecomunicaciones (véase la tabla 5.4.5.4). e) Distancias de aislamiento a áreas recreativas, cuando la línea pasa por encima o por sus proximidades (véase la tabla 5.4.5.5). NOTA − Debido al incremento de requisitos de seguridad para cruzar sobre edificios, áreas recreativas, carreteras y otras líneas eléctricas, debe considerarse el uso de cadenas múltiples de aisladores donde se prevea la posibilidad de un fallo mecánico de una cadena simple de aisladores.

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Del

Carga de hielo extremo

Se considera normal, que una persona esté sobre el tejado, para el mantenimiento. Se asume que durante una gran helada nadie subirá Persona solo con Persona con una herramientas de pequeña escalera mano La distancia de aislamiento debe ser suficiente para evitar la posibilidad de que una tensión inducida pueda provocar un incendio

−

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

−

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

Antenas, farolas, mástiles de banderas, paneles publicitarios, señales de aviso y estructuras similares Antenas y Farolas, mástiles de banderas paneles dispositivos publicitarios, señales de aviso y de protección estructuras similares, sobre los que no se contra el rayo pueda trepar (pararrayos)

Si esta distancia de La distancia de aislamiento Del debe respetarse aún cuando la estructura pueda caerse hacia los conductores aislamiento horizontal no se de la línea puede conocer con seguridad, debe calcularse la distancia de aislamiento vertical como si la línea sobrevolara el edificio

−

2 m + Del Mínimo 3 m (Distancia horizontal) 2 m + Del Mínimo 3 m (Distancia horizontal) 2 m + Del Mínimo 3 m (Distancia horizontal)

Líneas adyacentes a edificios

NOTA − En algunos países no está permitido que los cables sobrevuelen o pasen muy cerca de los edificios y las distancias de aislamiento definidas en esta tabla no son de aplicación en los mismos. Esos países deben definir en los NNA, las distancias de aislamiento mínimas de aproximación de las líneas eléctricas a los edificios.

Observaciones

10 m + Del

4 m + Del Mínimo 5 m

2 m + Del Mínimo 3 m

Carga de viento −

10 m + Del

4 m + Del Mínimo 5 m

2 m + Del Mínimo 3 m

Carga de hielo

Del

10 m + Del

4 m + Del Mínimo 5 m

2 m + Del Mínimo 3 m

Con tejados Con tejados resistentes Con tejados no resistentes al fuego y al fuego y una resistentes al fuego una inclinación inclinación menor o y con instalaciones mayor a 15º con la igual a 15º con la sensibles al mismo horizontal horizontal

Temperatura máxima del conductor

Caso de carga

Cuando la línea sobrevuela el edificio

Casos de distancias de aislamiento a edificios residenciales y de otro tipo

Tabla 5.4.5.2 Distancias de aislamiento mínimas a edificios residenciales y de otro tipo

5.4.5.2 Edificios residenciales y de otro tipo

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Para las carreteras secundarias, definidas como tales en los NNA, la distancia de aislamiento puede reducirse en 1 m

−

−

−

−

2 m + Del −

−

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

Sobre el gálibo autorizado de una vía de navegación

−

−

−

4 m + Del

4 m + Del

4 m + Del

A los apoyos de los cables de soporte y de tracción de un teleférico

Distancia horizontal Distancia horizontal

−

−

−

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

A puntos de fijación de un teleférico o componentes fijos de la catenaria de un ferrocarril electrificado

2 m + Del

−

−

2 m + Del

2 m + Del

2 m + Del

A las instalaciones de un teleférico, cuando la línea eléctrica cruza por debajo

NOTA 1 − Para la distancia de aislamiento a los raíles de un ferrocarril, conviene tomar la distancia de aislamiento respecto a la altura del tren, mejor que respecto al raíl. NOTA 2 − Cuando ocasionalmente ocurren cargas de hielo muy severas, pueden utilizarse distancias de aislamiento menores. Cuando se crucen ferrocarriles sin electrificar, conviene someter las distancias de aislamiento a la aprobación de las autoridades ferroviarias por si estuviera prevista una futura electrificación.

Caso de carga especial – 1 Desplazamiento lateral del conductor que cruza por encima, debido a las diferentes cargas de viento a una temperatura definida en los NNA, simultáneamente con la carga del conductor de tracción en su flecha mínima. Caso de carga especial – 2 Desplazamiento lateral del conductor que cruza por encima, debido a las diferentes cargas de viento a una temperatura definida en los NNA, simultáneamente con la máxima tensión mecánica del cable de tracción aumentada un 25%. Para la evaluación de las distancias de aislamiento horizontales deben considerarse los siguientes casos: − desplazamiento lateral, debido al viento, del conductor de la línea aérea hacia los componentes fijos de la instalación del teleférico; − desplazamiento lateral de los cables del teleférico, hacia cualquier parte de la línea aérea, con un ángulo de desplazamiento máximo de 45º. Caso de carga especial – 3 Simultaneidad de la flecha mínima en el conductor de la línea que pasa por debajo, con la flecha máxima del cable de tracción del teleférico, teniendo en cuenta además la altura de la cabina.

Observaciones

−

−

2 m + Del 2 m + Del

6 m + Del

Carga de viento

2 m + Del

2 m + Del

A la catenaria de los A los cables sistemas de tracción de tracción de eléctrica en los teleféricos ferrocarriles trolebuses o teleféricos

−

6 m + Del

Carga de hielo

Caso de carga especial − 1 Caso de carga especial − 2 Caso de carga especial − 3

6 m + Del

Temperatura máxima del conductor

Caso de carga

A la rasante de la carretera o a la parte superior de los raíles (si no se usa un sistema de tracción eléctrico) (Véase la nota 1)

Casos de distancias de aislamiento de líneas que cruzan carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

Tabla 5.4.5.3.1 Distancias de aislamiento mínimas de líneas que cruzan carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

5.4.5.3 Carreteras y otras vías de comunicación

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máxima

Caso de carga especial – 4 eléctrica.

Observaciones

del

4 m + Del

4 m + Del

4 m + Del

4 m + Del

−

Mínimo 1,5 m

0,5 m + Del

Mínimo 1,5 m

0,5 m + Del

Mínimo 1,5 m

0,5 m + Del

Respecto al borde exterior de la calzada (incluyendo la cuneta) de una autopista, autovía, carretera principal o secundaria, o de una vía fluvial

−

4m

4m

4m

Distancia de aislamiento horizontal entre la parte más cercana de la línea aérea y el borde exterior más próximo de un ferrocarril

Si está prevista la conversión a Si esta distancia de aislamiento horizontal no pudiera conocerse con seguridad, debe respetarse la un sistema electrificado, la distancia de aislamiento vertical indicada en la tabla 5.4.5.3.1 distancia de aislamiento será de 15 m

−

Mínimo 1,5 m

0,5 m + Del

Mínimo 1,5 m

0,5 m + Del

Mínimo 1,5 m

0,5 m + Del

Respecto a los componentes de un teleférico

Adicionalmente debe asumirse que el desplazamiento lateral de los cables de soporte y de tracción de un teleférico, forma un ángulo de 45º respecto a la dirección de la línea

Caso de carga especial - 4

Carga de viento

Carga de hielo

Temperatura conductor

Caso de carga

Respecto al gálibo o a los componentes de un sistema de tracción eléctrica de un ferrocarril o un trolebús

Casos de distancias de aislamiento laterales de líneas paralelas a carreteras, ferrocarriles y vías fluviales de navegación

Tabla 5.4.5.3.2 Distancias de aislamiento mínimas de líneas paralelas a carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

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a

Distancia de aislamiento horizontal 2m

−

−

Distancia de aislamiento horizontal entre un eje vertical, que pasa por el conductor de la línea eléctrica desplazado lateralmente y los componentes de la línea de telecomunicación

Dpp a

Dpp a

Dpp a

Distancias de aislamiento entre los conductores de líneas pertenecientes a compañías diferentes

Líneas paralelas sobre apoyos comunes

Mínimo 1 m

Dpp a

Mínimo 1 m

Dpp a

Mínimo 1 m

Dpp a

Líneas paralelas o convergentes sobre apoyos distintos

Si la distancia de aislamiento horizontal no se pudiera conocer con seguridad, se debe respetar la distancia de aislamiento vertical entre el conductor más bajo de la línea superior y las partes en tensión o puestas a tierra de la línea más baja

Si circuitos de diferentes compañías se colocan sobre apoyos comunes, la posible influencia de uno sobre otro, debe reducirse al mínimo; por ejemplo, conviene considerar el uso de crucetas giratorias, permutación o transposición de fases, consecuencias de la rotura de aisladores, problemas de inducción y de mantenimiento

Se debe tener especial cuidado respecto a las líneas que se cruzan y las líneas paralelas. La distancia de aislamiento debe ser mayor que 1,1 veces la distancia de cebado de la cadena de aisladores (definida como la distancia más corta en línea recta, entre las partes con tensión y las partes puestas a tierra)

Mínimo 1 m

Dpp

a

Mínimo 1 m

Dpp

a

Mínimo 1 m

Dpp a

Distancia de aislamiento vertical entre el conductor más bajo de la línea superior y las partes en tensión o puestas a tierra de la línea más baja

Dpp es el mayor valor de Dpp para las dos líneas.

Observaciones

Carga de viento

Carga de hielo

Temperatura máxima del conductor

Caso de carga

Cruzamiento de líneas

Tabla 5.4.5.4 Distancias de aislamiento mínimas a otras líneas eléctricas o a líneas aéreas de telecomunicaciones

5.4.5.4 Otras líneas eléctricas o líneas aéreas de telecomunicaciones

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En el caso de un trampolín, debe asegurarse que una persona no pueda aproximarse a una distancia inferior a Del

En el caso de deportes con lanzamiento de objetos o disparos, debe asegurarse que la aproximación al conductor sea mayor que 2 m + Del

1 m + Del

1 m + Del

1 m + Del

Respecto al gálibo autorizado en zonas de navegación deportiva o de recreo

3m + Del

3m + Del

3m + Del

Si la distancia de aislamiento horizontal no pudiera conocerse con seguridad, deben respetarse las distancias de aislamiento verticales definidas en esta tabla para las líneas que sobrevuelan

3m + Del

3m + Del

3m + Del

Respecto a estructuras fijas de instalaciones deportivas, como postes de salida y Distancia de aislamiento horizontal a todas las llegada, instalaciones de instalaciones citadas antes camping o cualquier estructura que se pueda izar o a la que se pueda trepar

Líneas en proximidad

NOTA − En algunos países no está permitido, en general, sobrevolar o pasar cerca de las áreas recreativas y las distancias de aislamiento dadas en esta tabla, no son de aplicación en ellos. Estos países deben definir en los NNA, las distancias de aislamiento mínimas a las que pueden acercarse las líneas eléctricas.

Observaciones

8 m + Del

7 m + Del

Carga de viento

8 m + Del

7 m + Del

Carga de hielo

8 m + Del

7 m + Del

Respecto a las estructuras más altas de las piscinas

Temperatura máxima del conductor

Caso de carga

Respecto a las áreas deportivas en general

Líneas que sobrevuelan

Tabla 5.4.5.5 Distancias de aislamiento mínimas a áreas recreativas

5.4.5.5 Áreas recreativas (jardines, áreas deportivas, etc.)

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5.5 Efecto corona 5.5.1 Perturbaciones radioeléctricas 5.5.1.1 Generalidades. Las perturbaciones radioeléctricas debidas a una línea eléctrica aérea de alta tensión pueden generarse sobre un ancho de banda de frecuencias por: – descargas debidas al efecto corona en el aire en la superficie de los conductores y de los herrajes; – descargas y cebados eléctricos sobre las superficies de los aisladores muy fatigadas eléctricamente; – cebados eléctricos en contactos flojos o imperfectos. Hay dos métodos básicos para prever las perturbaciones radioeléctricas debidas a una línea de alta tensión: comparativo y analítico. NOTA − Estos métodos están descritos y comparados en la Norma CISPR 18-3 y el documento del Grupo de Trabajo 36.01 de CIGRE: “Interferences produced by corona effect of electrical systems” (1974) (Interferencias producidas por el efecto corona de las redes eléctricas).

5.5.1.2 Influencias del diseño. La influencia más importante para el diseño sobre los niveles de perturbaciones radioeléctricas, generadas por el efecto corona producidos por una línea de alta tensión, es el campo eléctrico muy cercano a los conductores. Este campo depende de la tensión, número de conductores por fase para una haz de conductores, tamaño de la sección de los conductores, distancia entre fases y en menor medida de la configuración de la línea, de su ángulo característico, de su altura y de la proximidad con otras líneas o cables. Los niveles de perturbaciones radioeléctricas dependen igualmente de la conductividad de la tierra local y la rugosidad relativa de la superficie del conductor y de su dureza. Generalmente, el efecto corona genera niveles de perturbación, que llegan a ser significativos en el diseño, solamente para líneas que operan a tensiones de 230 kV o superiores. Para estas altas tensiones, los métodos de predicción de los niveles de perturbación asumen, que el equipamiento de la línea está diseñado o protegido de manera que, únicamente el efecto corona sobre los conductores será responsable de los niveles de perturbación radioeléctrica observados, y que los conductores son instalados teniendo en cuenta no dañar su superficie. En los primeros meses que siguen a la puesta en servicio, la superficie del conductor no está todavía modificada por la intemperie, y los niveles de perturbación radioeléctrica pueden ser superiores en pocos decibelios a los niveles máximos previstos. Un diseño práctico de líneas aéreas y el equipamiento asociado, para mantener los diferentes tipos de perturbaciones redioeléctricas dentro de unos niveles aceptables, se describe en la Norma CISPR 18-3. 5.5.1.3 Límites de las perturbaciones. El grado de molestia causado por las perturbaciones radioeléctricas viene determinado por lo que se viene a llamar “relación señal sobre ruido” de la instalación que lo recibe. Cuando se establecen límites para la emisión de ruido radioeléctrico, deben determinarse, para protegerlas, los niveles de las señales de radio y televisión. Los niveles máximos autorizados de perturbaciones radioeléctricas, pueden fijarse por las autoridades nacionales o locales e incorporarse a los NNA o a las especificaciones de proyecto. Los métodos para deducir los límites de transmisión de las perturbaciones radioeléctricas, debidos a las líneas eléctricas aéreas y equipamientos de alta tensión, para salvaguardar la recepción de radio y televisión, se dan en la Norma CISPR 18-2. 5.5.2 Ruido audible 5.5.2.1 Generalidades. El efecto corona sobre líneas eléctricas de alta tensión puede, en algunas circunstancias, producir ruido audible. Tal ruido es más probable que ocurra con mal tiempo y niebla; con buen tiempo se origina principalmente cuando las líneas están sujetas a tipos especiales de contaminación.

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La fuente principal de ruido audible por mal tiempo son las gotas de agua. Si llueve sobre la línea, llegando en forma de gotas de lluvia, o a chorros, el agua puede llegar a producir varios tipos de descarga. La escarcha en los conductores también puede dar lugar a ruido. Los dos métodos existentes, comparativo y analítico, predicen los niveles ponderados A propuestos de ruido audible para las líneas de alta tensión. Los métodos actualmente disponibles son descritos y comparados en el informe de un Subcomité de IEEE (1982) “Una comparación de los métodos para el cálculo del ruido audible de líneas de transmisión de alta tensión” y en el documento del Grupo de Trabajo 36.01 de CIGRE “Interferencias producidas por el efecto corona de las redes eléctricas” (1974). 5.5.2.2 Influencias del diseño. La influencia más importante para el diseño sobre los niveles de ruidos audibles, producidos por una línea de alta tensión es el campo eléctrico muy cercano a los conductores (gradiente eléctrico de superficie). Este campo depende de la tensión, número de conductores por fase para un haz de conductores, sección de los conductores, distancia entre fases, y en menor medida de la configuración de la línea, de su ángulo característico, altura de la línea y proximidad con otras líneas o cables. Los niveles de ruido audible dependen además, del estado de la superficie de los conductores y de los accesorios así como de la contaminación debida a materiales hidrófobos. En general, los niveles de ruido audible pueden llegar a ser significativos, solamente para el diseño de las líneas de tensiones iguales o superiores a 400 kV. Para estas altas tensiones, los métodos de predicción de los niveles de ruido, asumen que el equipamiento de la línea está diseñado o protegido de manera que, únicamente el efecto corona sobre los conductores será responsable de los niveles de ruido audible observados, en un tiempo lluvioso, y que los conductores son instalados teniendo en cuenta no dañar su superficie. Al igual que para las perturbaciones radioeléctricas, los niveles de ruido audible, durante el periodo inicial de la puesta en servicio, pueden ser un poco mayores que los niveles máximos previstos. 5.5.2.3 Límite del ruido. Los niveles máximos permisibles de ruido audible pueden ser dados por las autoridades locales o nacionales y especificados en los NNA o en las especificaciones de proyecto, preferiblemente como un nivel de ruido medido en dB sobre el nivel de ruido de fondo, a una distancia especificada de la línea. 5.5.3 Pérdida por efecto corona. La pérdida por efecto corona es la pérdida de potencia debida a la emisión producida por el efecto corona. Sobre líneas eléctricas aéreas, la pérdida por efecto corona está expresada en watios por metro (W/m) o kilowatios por kilómetro (kW/km). La pérdida de potencia debida al efecto corona es normalmente inferior a unos pocos kilowatios/kilómetro para buen tiempo, pero puede llegar a ser de algunas decenas de kilowatios/kilómetro durante una fuerte lluvia y ascender a más de cien kilowatios/kilómetro durante las heladas. La magnitud de la pérdida de potencia por efecto corona con buen tiempo es insignificante en comparación con la pérdida por mal tiempo (máxima pérdida por efecto corona). De todas formas, la pérdida durante buen tiempo ocurre en un gran porcentaje de veces y afecta al valor de la energía total consumida por la línea (promedio anual de pérdida por efecto corona). En algunos países las pérdidas por efecto corona pueden ser más alta en invierno. Se pueden definir los valores máximos permisibles de pérdida por efecto corona en los NNA o en las especificaciones de proyecto, distinguiendo entre pérdidas con buen o mal tiempo en kW/km/año. 5.6 Campos eléctricos y magnéticos 5.6.1 Campos eléctricos y magnéticos bajo una línea. La necesidad de limitar los campos eléctricos y magnéticos producidos por los conductores con tensión eléctrica, puede tener gran influencia en el diseño de las líneas de transporte. Los parámetros básicos y métodos para la evaluación de la frecuencia industrial y campos magnéticos son los siguientes:

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Los campos eléctricos pueden determinarse mediante el uso de diferentes métodos analíticos y numéricos, o por modelos a escala reducida. La elección del método más conveniente depende de la complejidad del problema a ser resuelto y el grado de precisión requerido. El método de las cargas equivalentes es aplicable cuando el problema es calcular el campo eléctrico cerca del suelo bajo las líneas aéreas. La validez de las hipótesis precedentes bidimensionales, debe evaluarse correctamente en presencia de los efectos tridimensionales (por ejemplo, la flecha de los conductores, proximidad de los apoyos, nivel de irregularidad del suelo, cambios en la dirección de la línea). Si es necesario, pueden aplicarse factores de corrección o pueden hacerse los cálculos con todas las dimensiones. El cálculo del campo magnético puede necesitar diferentes métodos dependiendo del problema a resolver, de la naturaleza de los materiales que rodean a los conductores y del grado de precisión. De todos modos, para numerosos casos, es suficiente aplicar la ley fundamental de Ampere, la cual da la intensidad del campo magnético producida por la corriente que lleva el conductor. Los valores límite para campos eléctricos y magnéticos no se dan en esta norma. Para dichos valores, debe hacerse referencia a las normas apropiadas y códigos de seguridad que deben definirse en los NNA. 5.6.2 Inducción de los campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos en las proximidades de las líneas aéreas pueden inducir corrientes y tensiones en objetos conductores cercanos. Los efectos de la inducción deben considerarse en el caso de estructuras metálicas largas (por ejemplo instalaciones de comunicación, vallas, líneas o tuberías) u objetos voluminosos (por ejemplo tejados conductores, tanques o grandes vehículos), que se encuentren en las proximidades de la línea eléctrica. Las compañías eléctricas deben ser capaces de tomar medidas para prevenir/eliminar daños potenciales o simples efectos molestos de la inducción. A este fin, las partes afectadas deben acordar procedimientos adecuados. El rango de medidas de prevención va desde la optimización de las fuentes por una apropiada disposición de los circuitos, hasta los medios de protección adecuados (las pantallas son conocidas como muy eficaces contra los campos eléctricos, aunque se reconoce generalmente, que no hay un modo adecuado y práctico para proteger de los campos magnéticos a gran escala). La mayoría de los efectos se refieren a las tensiones inducidas en estructuras metálicas u objetos, que no tienen una buena unión eléctrica a tierra. En estos casos cada parte conductora debe conectarse a tierra. Las estructuras metálicas largas, que están eléctricamente conectadas a tierra en uno o varios puntos y van paralelas a las líneas eléctricas, deben conectarse a tierra a intervalos adecuados e/o interrumpirse su continuidad con elementos aisladores, para reducir la longitud de los tramos conductores de la instalación en cuestión. 5.6.3 Interferencias con circuitos de telecomunicación. Los circuitos de telecomunicación pueden sufrir interferencias desde las líneas eléctricas. Para el cálculo de las interferencias y medidas a tomar, para eliminar los efectos o reducirlos a niveles aceptables, debe hacerse referencia a las normas internacionales y nacionales correspondientes y/o a los códigos de prácticas calificados [por ejemplo, Directivas ITU (CCITT) volumen VI “Danger and Disturbance”, 1989 (“Peligros y Perturbaciones”,1989)] y/o a acuerdos particulares entre las partes implicadas. También se prestará atención especial, a las tensiones inducidas que puedan representar un peligro para las personas. NOTA − Las normas europeas en este campo están siendo preparadas por el Grupo de Trabajo 03 del CLC/TC 210 de CENELEC, Normas EN 50351 y EN 50352.

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6 SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA 6.1 Objeto

Este capítulo da los criterios para el diseño, instalación y ensayo del sistema de puesta a tierra de manera que sea eficaz en todas las circunstancias y mantengan las tensiones de paso y contacto dentro de niveles aceptables. Dependiendo del diseño de la línea, tipos de apoyos y condiciones locales, los sistemas de puesta a tierra pueden llegar a ser necesarios. 6.2 Dimensionamiento a frecuencia industrial de los sistemas de puesta a tierra 6.2.1 Generalidades. El diseño de sistemas de puesta a tierra debe cumplir cinco requisitos:

a) que resistan los esfuerzos mecánicos y la corrosión; b) que resistan, desde un punto de vista térmico, la corriente de falta más elevada determinada en el cálculo; c) proteger de daños a propiedades y equipos; d) garantizar la seguridad de las personas con respecto a tensiones sobre sistemas de puesta a tierra que aparezcan durante una falta a tierra; e) garantizar una cierta fiabilidad de la línea. Los parámetros pertinentes para el dimensionamiento de los sistemas de puesta a tierra son: – valor de la corriente de falta; – duración de la falta; NOTA − Los parámetros anteriores dependen principalmente del método de la puesta a tierra del neutro de la red.

– características del suelo. Cuando se construye una línea aérea con dos o más niveles de tensión diferentes, se deben cumplir los cinco requisitos para el sistema de puesta a tierra para cada nivel de tensión . No es necesario considerar faltas simultáneas en circuitos de diferentes tensiones. Los apoyos de material conductor son en principio puestos a tierra por sus bases, pero pueden ser necesarias medidas adicionales para la puesta a tierra. Los apoyos de material no conductor no necesitan tener puesta a tierra. En el caso de líneas eléctricas que contengan cables de tierra a lo largo de toda su longitud, la resistencia de puesta a tierra debe determinarse incluyendo el efecto de los cables de tierra. 6.2.2 Dimensionamiento con respecto a la corrosión y a la resistencia mecánica 6.2.2.1 Electrodos de tierra. Los electrodos, que están directamente en contacto con el suelo, deben ser de materiales capaces de resistir la corrosión (ataque químico o biológico, oxidación, formación de un par electrolítico, electrólisis, etc.). Deben resistir las tensiones mecánicas durante su instalación así como aquellas que ocurran durante el servicio normal.

La resistencia mecánica y las consideraciones sobre la corrosión definen las dimensiones mínimas para cada electrodo dado en el capítulo G.2 del anexo G. Si se utiliza un material diferente, por ejemplo acero inoxidable, este material y sus dimensiones deben cumplir los requisitos a) y b) del apartado 6.2.1. NOTA − Se acepta el uso de barras de acero corrugado de refuerzo metidas en el hormigón de las cimentaciones y pilotes de acero como parte del sistema de puesta a tierra.

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6.2.2.2 Conductores de puesta a tierra y de enlace. Por razones mecánicas y eléctricas, las secciones mínimas deben ser:

– cobre 16 mm2; – aluminio 35 mm2; – acero 50 mm2. NOTA − Los conductores compuestos pueden utilizarse también para la puesta a tierra con la condición de que su resistencia sea equivalente a los ejemplos dados. Para conductores de aluminio se deberían considerar los efectos de la corrosión. Los conductores de puesta a tierra y de enlace hechos de acero necesitan protección contra la corrosión.

6.2.3 Dimensionamiento respecto a la resistencia térmica 6.2.3.1 Generalidades. Dado que las intensidades de las corrientes de falta dependen de la red eléctrica más que de la línea aérea, conviene que los valores sean dados por el operador de la red. NOTA 1 − En ciertos casos, conviene tener en cuenta las corrientes homopolares en régimen establecido para un dimensionamiento de la instalación de puesta a tierra. NOTA 2 − En la fase de diseño conviene que las corrientes utilizadas para calcular la sección del conductor tengan en cuenta la posibilidad de un crecimiento futuro.

La corriente de falta se reparte entre los diferentes electrodos de la red de tierra; de esta forma, es posible dimensionar cada electrodo para solamente una fracción de la corriente de falta. Las temperaturas finales involucradas en el diseño y a las que se hace referencia en el siguiente apartado, deben ser elegidas para evitar una reducción de la resistencia del material y evitar daños a los materiales de su alrededor, por ejemplo hormigón o materiales aislantes. Esta norma no contempla un aumento de temperatura no permisible del suelo alrededor de los electrodos de tierra, porque la experiencia muestra que el aumento de la temperatura del suelo es normalmente insignificante. 6.2.3.2 Cálculo de la corriente. El cálculo de la sección de los conductores de tierra o electrodos de tierra, depende del valor y la duración de la corriente de falta y se da en el capítulo G.3 del anexo G. Hay una diferencia entre faltas de duración menor de 5 s (aumento de temperatura adiabático) y mayor de 5 s. La temperatura final debe elegirse con arreglo al material y alrededores del entorno.

De todas formas, las secciones mínimas dadas en el apartado 6.2.2 deben tenerse en cuenta. 6.2.4 Dimensionamiento con respecto a la seguridad de las personas 6.2.4.1 Valores admisibles. La corriente que pasa a través del cuerpo humano es la causa del daño. La Norma CEI 60479-1 da indicaciones sobre los efectos de la corriente que fluye a través del cuerpo humano en función de su magnitud y duración. En la práctica es más conveniente referirse a tensiones aplicadas de contacto. Los límites de la tensión aplicada de contacto se dan en la figura 6.2. La curva, UD1, representa el valor de la tensión que puede aparecer a lo largo del cuerpo humano, entre la mano desnuda y el pie desnudo. No han sido consideradas resistencias adicionales en esta curva.

De todas formas, está permitido el uso de los cálculos dados en el capítulo G.4 del anexo G, teniendo en cuenta resistencias adicionales tales como calzado o materiales protectores de alta resistividad. Cada falta a tierra será desconectada automática o manualmente. Pero las tensiones aplicadas de contacto indefinidamente no aparecen como una consecuencia de faltas a tierra. Esta norma no define valores admisibles para las tensiones aplicadas de paso.

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NOTA − Los valores admisibles de las tensiones aplicadas de paso son algo mayores que los admisibles en las tensiones aplicadas de contacto; de modo que, si un sistema de puesta a tierra satisface los requisitos para tensiones aplicadas de contacto, entonces se puede suponer que, en la mayoría de los casos, no aparecerán tensiones aplicadas de paso peligrosas.

Para definir la duración de la falta aplicable se tiene en cuenta el funcionamiento correcto de las protecciones y dispositivos de maniobra. Los métodos de cálculo y valores de las tensiones aplicadas de contacto deben especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto. 6.2.4.2 Medidas para la obtención de las tensiones de contacto admisibles. La aplicación de los requisitos a), b) y c) del apartado 6.2.1 da los principios básicos para el diseño del sistema de puesta a tierra. Debe verificarse que este diseño permite reducir los peligros de una tensión de contacto demasiado alta y puede considerarse entonces como un diseño tipo para situaciones similares.

El diagrama de la figura 6.1 muestra una aproximación general para el diseño de un sistema de puesta a tierra respecto a tensiones de contacto admisibles. Los números entre paréntesis se explican después de la figura.

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Fig. 6.1 − Diseño de sistemas de puesta a tierra respecto a las tensiones de contacto admisibles

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Todas las observaciones siguientes se refieren a la figura 6.1. 1) Para madera y otros postes no conductores o apoyos sin ninguna parte conductora a tierra, las faltas a tierra no son posibles en la práctica y no hay ningún requisito para la puesta a tierra. 2) Están incluidos y deben examinarse con más detalle, los apoyos en lugares que son de libre acceso para las personas y donde se espere que las personas se queden durante tiempo relativamente largo (algunas horas al día) durante varias semanas, o por un tiempo corto pero muy frecuentemente (muchas veces al día) por ejemplo, cerca de áreas residenciales o campos de juego. Los lugares que solamente se ocupan ocasionalmente como bosques, campo abierto, etc. no están incluidos. 3) Las torres situadas en lugares que no son de acceso libre o donde el acceso de personas es poco frecuente, las tensiones de contacto no necesitan considerarse en aquellos casos en que la línea este provista con desconexión automática para protección. Si puede asumirse que el acceso de personas es raro, entonces la probabilidad de este acceso y la coincidencia de un fallo simultáneo puede considerarse despreciable y por lo tanto el diseño de la puesta a tierra puede ser considerado satisfactorio. 4) Véase el apartado H.4.3 del anexo H. 5) Véase la figura 6.2. Si la elevación del potencial de tierra es menor que 2UD, en las circunstancias apropiadas 1, 2, 3 ó 4 entonces el diseño puede considerarse aceptable. La tensión aplicada de contacto, en la mayoría de esos casos, es solamente una fracción de la elevación de potencial de tierra, que es explicado en detalle en el apartado G.4.1 del anexo G. 6) Véase el capítulo G.4 del anexo G. 7) Véase la figura 6.2, curva UD1 (tensión de contacto) que es la misma que UTP, tensión de contacto aplicada admisible. 8) Si la condición dada en la observación 7) no es satisfecha, entonces deben tomarse medidas para reducir la tensión aplicada de contacto, hasta que los requisitos sean cumplidos. Estas medidas pueden especificarse en los NNA. NOTA − Esas medidas pueden ser por ejemplo: anillos enterrados de repartición de potencial, aislamiento de la torre, incremento de la resistividad de la capa superior del suelo, etc.

Los potenciales transferidos, si ello ocurre, deben verificarse siempre por un cálculo aparte. 6.2.4.3 Límites de la tensión de contacto en diferentes situaciones. La figura 6.2 muestra los límites de la tensión de contacto (diferencias de potencial) que pueden cruzar el cuerpo humano en diferentes situaciones típicas. Las curvas UD2, UD3 y UD4 muestran los efectos de resistencias adicionales de valores crecientes.

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Fig. 6.2 − Ejemplos de límites de tensiones de contacto (diferencia de potencial UD) en función de la duración de la corriente de falta tF

La diferencia de potencial, UD, actúa como fuente de tensión en el circuito de contacto con un valor que garantiza la seguridad de una persona cuando hay resistencias adicionales Ra, véase el apartado G.4.2 del anexo G. Las curvas en la figura 6.2 son: Curva UD1: Ra = 0 Ω (ejemplo 1). Curva UD2: Ra = 1 750 Ω, Ra1 = 1 000 Ω, ρE = 500 Ω⋅m (ejemplo 2). Curva UD3: Ra = 4 000 Ω, Ra1 = 1 000 Ω, ρE = 2 000 Ω⋅m (ejemplo 3). Curva UD4: Ra = 7 000 Ω, Ra1 = 1 000 Ω, ρE = 4 000 Ω⋅m (ejemplo 4). Descripción de casos típicos correspondientes a los ejemplos mencionados más arriba en los ejemplos 1 al 4 y curvas UD1 a UD4 de la figura 6.2. Ejemplo 1. Curva Ud1. Lugares como jardines, piscinas, camping, áreas recreativas y lugares similares donde las personas pueden estar con los pies desnudos. No se consideran otras resistencias distintas al propio cuerpo humano.

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Ejemplo 2. curva UD2. Lugares donde se puede suponer razonablemente que las personas estén calzadas, como pavimentos de carreteras públicas, lugares de aparcamiento, etc. La resistencia adicional considerada es de 1 750 Ω. Ejemplo 3. Curva UD3. Lugares donde se puede suponer razonablemente que las personas estén calzadas y la resistividad del suelo es alta, por ejemplo 2 000 Ω ⋅ m. La resistencia adicional a tener en cuenta es de 4 000 Ω. Ejemplo 4. Curva UD4. Lugares donde se puede suponer razonablemente que las personas estén calzadas y la resistividad del suelo es muy alta, por ejemplo 4 000 Ω ⋅ m. La resistencia adicional a tener en cuenta es de 7 000 Ω. 6.2.4.4 Medidas en redes con neutro aislado o bobina de compensación. En redes con neutro aislado o neutro puesto a tierra por bobina de compensación, donde las tensiones de contacto son superiores al valor admisible de contacto, puede adoptarse una de las siguientes medidas para asegurarse de que una falta a tierra de larga duración en la torre, es poco probable que ocurra o la duración de la falta a tierra se limite a una corta duración:

– utilizando aisladores de larga línea de fuga o de bastón con núcleo macizo ("long rod") o similar; – utilizando aisladores en los que las propiedades de aislamiento pueden ser vistas mediante una inspección visual (por ejemplo aisladores caperuza y vástago de vidrio); – utilizando un sistema de detección de faltas a tierra y desconectando la línea, en caso de falta. 6.3 Construcción de sistemas de puesta a tierra 6.3.1 Instalación de electrodos de tierra. Un sistema de puesta a tierra está generalmente compuesto por uno o más electrodos horizontales, verticales o inclinados, enterrados o clavados en el suelo.. También puede consistir en la torre o apoyo enterrados directamente.

El uso de productos químicos para reducir la resistividad del suelo no está recomendado, porque incrementa la corrosión, necesita un mantenimiento periódico y no es muy duradero. De todas formas, en circunstancias especiales, el uso de productos químicos puede estar justificado. Los electrodos horizontales de tierra deben, en general, ser enterrados a una profundidad de 0,5 a 1 m por debajo del nivel del suelo. Esto da suficiente protección mecánica. Es recomendable que el electrodo de tierra esté situado debajo de la línea de congelación. En el caso de picas verticales, la parte superior de cada pica normalmente quedará situada debajo del nivel de tierra. Las picas verticales o inclinadas son particularmente ventajosas cuando la resistividad del suelo decrece mucho con la profundidad. Los detalles generales sobre la instalación se pueden encontrar en el capítulo H.3 del anexo H. 6.3.2 Transferencias de potencial. Las transferencias de potencial pueden aparecer a causa de tuberías y vallas metálicas, cables de baja tensión, etc. y es difícil proponer pautas generales ya que las circunstancias varían de un caso a otro. Conviene que las pautas para casos individuales sean establecidas por la compañía eléctrica que explota la línea. Las propuestas del TC 64 de CEI también dan pautas al respecto.

Las reglas para los sistemas de telecomunicaciones que estén próximos a sistemas de puesta a tierra de instalaciones de alta tensión, están fuera del objetivo de esta norma. Cuando consideramos transferencias de potencial debidas a sistemas de telecomunicaciones, los documentos internacionales existentes (por ejemplo, las directivas ITU) deben tenerse en cuenta.

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6.4 Medidas de puesta a tierra contra los efectos de los rayos

Los valores de la resistencia a tierra tienen una influencia sobre la tasa de amortiguación de retorno de la línea y por tanto afectan a la fiabilidad de la misma. De todos modos, no está dentro del objetivo de esta norma especificar la fiabilidad, porque eso es materia de optimización para los proyectos individuales. Los valores de resistencia de referencia o máximos deben especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto. 6.5 Medidas para y sobre sistemas de puesta a tierra

Se dan consejos generales concernientes a las medidas en el capítulo H.4 del anexo H. Las tensiones aplicadas de contacto deben medirse de acuerdo con el capítulo G.5 del anexo G. 6.6 Inspección del lugar y documentación sobre sistemas de puesta a tierra

Debe confeccionarse un plano de situación de cada sistema de puesta a tierra, el cual muestre el material y la posición de los electrodos de tierra, sus puntos de conexión y la profundidad de empotramiento en la tierra. Si son necesarias unas medidas específicas, para lograr tensiones aplicadas de paso admisibles, deben incluirse en el plano de situación y describirse en las especificaciones de proyecto. 7 APOYOS 7.1 Consideraciones iniciales del diseño

Para un apropiado y eficiente diseño de estructuras, es recomendable proporcionar la información especificada en el anexo L. A menos que se especifique otra cosa, la durabilidad debe cumplir los requisitos específicos de los Eurocódigos estructurales correspondientes: ENV 1992-1-1, ENV 1993-1-1 y ENV 1995-1-1. Algunos valores numéricos identificados por “valores recuadrados” en los siguientes apartados, pueden ser modificados en los NNA o en las especificaciones de proyecto. Si se requiere una vida útil determinada, debe indicarse el periodo de tiempo de referencia en los NNA y/o en las especificaciones de proyecto, especificando además condiciones medioambientales, requisitos medioambientales, estrategia de gestión del mantenimiento y prestaciones. 7.2 Materiales 7.2.1 Aceros, tornillos, tuercas y arandelas, electrodos en las soldaduras. Los materiales utilizados en la fabricación de apoyos para líneas de transmisión deben cumplir con los requisitos del Eurocódigo ENV 1993-1-1: capítulo 3, anexo B y anexo D en preparación. También deben considerarse las Normas EN 10149 y ENV 1090-1: capítulo 5. En general, los materiales para perfiles de acero deberían cumplir con la Norma EN 10025.

En ausencia de otras normas europeas aplicables, relativas a las calidades del acero, productos siderúrgicos , tornillos, tuercas, arandelas, electrodos en las soldaduras, etc., son aplicables los documentos nacionales (Reglamentos), que relacionan las normas europeas con las nacionales. 7.2.2 Acero conformado en frío. Esos materiales deben cumplir con los requisitos del Eurocódigo ENV 1993-1-3. 7.2.3 Requisitos para calidades del acero galvanizado. Excepto que se especifique otra cosa, cuando el acero vaya a ser galvanizado, para evitar una capa gris oscuro apagado y excesivamente gruesa, que puede derivar en un incremento del riesgo de daño en la capa, se recomienda que el contenido máximo de silicio (Si) y fósforo (P) cumpla con los requisitos de la Norma EN ISO 1461, apartado C.1.4.

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7.2.4 Pernos de anclaje. A menos que se establezca lo contrario en una especificación de proyecto, la resistencia a la rotura del material (clase de acero) de los pernos de anclaje, debe calcularse de acuerdo con el anexo C del Eurocódigo ENV 1993-1-1, pero la temperatura de ensayo no debe ser mayor de 0 ºC. Las tuercas de los pernos de anclaje deben ser compatibles con el esfuerzo del perno de anclaje. 7.2.5 Hormigón armado. El hormigón y el acero de la armadura deben especificarse de acuerdo con los requisitos del Eurocódigo ENV 1992-1-1. 7.2.6 Madera. Los postes de madera deben especificarse de acuerdo con los requisitos del Eurocódigo ENV 1995-1-1, y de las Normas EN 12465, EN 12479, EN 12509, EN 12510 y EN 12511. 7.2.7 Materiales de las riostras o tirantes. Las propiedades de los cables para riostras o tirantes, incluyendo sus características mecánicas, deben tomarse de las normas correspondientes. Las características mecánicas de los accesorios y aisladores insertos en los cables, deben ser al menos como las del propio cable. 7.2.8 Otros materiales. Para todos los demás materiales, las características del material deben estar de acuerdo con los requisitos de funcionamiento del producto acabado y deben también satisfacer los requisitos funcionales de resistencia mecánica y de servicio (deformación, durabilidad y estética).

La especificación de proyecto y los NNA deben también tenerse en cuenta. 7.3 Torres de celosía de acero 7.3.1 Generalidades. Se deben cumplir los requisitos del Eurocódigo ENV 1993-1-1, excepto que se especifique otra cosa más adelante.

En cada uno de los siguientes apartados, junto al título del mismo, figura entre paréntesis el correspondiente capítulo de los Eurocódigos ENV 1993-1-1. Este apartado 7.3 se refiere generalmente a perfiles angulares. Para el diseño de otros tipos de elementos, debe hacerse referencia al Eurocódigo ENV 1993-1-1, excepto para aquellos incluidos en los apartados 7.3.5.4 – Resistencia de elementos de celosía y 7.3.6 – Uniones. 7.3.2 Bases de diseño (Capítulo 2)

1) Son aplicables las reglas dadas en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) A menos que se especifique otra cosa, no es necesario considerar efectos sísmicos, o la resistencia a la fatiga o al fuego. Los elementos sobre los cuales es posible para una persona ponerse de pie, deben ser diseñados para resistir la carga como se especifica en el apartado 4.2.6.2. 7.3.3 Materiales (Capítulo 3)

1) Los materiales deben cumplir con el apartado 7.2. 7.3.4 Estados límite de servicio (Capítulo 4) (véanse también los NNA)

1) Normalmente es innecesario tener en cuenta deformaciones (desvíos o flechas) o vibraciones de las torres de celosía, a menos que esto se establezca en la especificación de proyecto. 2) Los límites de servicio están relacionados con la geometría de la torre, y deben ser definidos en conformidad con las distancias de aislamiento eléctricas exigidas (a tierra y a la estructura) tal y como se establece en el capítulo 5 “Requisitos eléctricos”.

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7.3.5 Estados límite últimos (Capítulo 5) 7.3.5.1 Bases (Apartado 5.1) 7.3.5.1.1 Generalidades (Apartado 5.1.1)

1) Las estructuras y componentes de acero deben dimensionarse de forma que se satisfagan los requisitos básicos del diseño para el estado límite último dado en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) Los coeficientes parciales de seguridad γM deben tomarse como sigue: – resistencia de las secciones transversales

γM1

=

1,10

– resistencia de los elementos al pandeo

γM1

=

1,10

– resistencia de la sección neta de los agujeros de los tornillos

γM2

=

1,25

– resistencia de las uniones: véase el apartado 7.3.6 7.3.5.2 Cálculo de fuerzas internas y momentos (Apartado 5.2) 7.3.5.2.1 Análisis global (Apartado 5.2.1)

a) Método de análisis (Apartado 5.2.1.1) 1) Las fuerzas internas y los momentos en una estructura estáticamente indeterminada deben determinarse usando un análisis global elástico. Se considera normalmente a las torres de acero de celosía como estructuras reticuladas. Si se considera la continuidad de un miembro, la consiguiente fatiga de flexión secundaria generalmente puede despreciarse. El cálculo aproximado de las cargas sobre los elementos, considerando a los paneles de la torre como armazones bidimensionales, es aceptable si se satisfacen las condiciones de equilibrio. Debe verificarse que los sistemas de triangulación tienen una adecuada rigidez para prevenir la inestabilidad local de cada elemento. b) Efectos de las deformaciones (Apartado 5.2.1.2) 1) Las fuerzas internas y momentos generalmente pueden determinarse usando uno de los dos métodos siguientes: – una teoría de primer orden, usando la geometría inicial de la estructura; – una teoría de segundo orden, teniendo en cuenta la influencia de la deformación de la estructura. 2)

Normalmente se utiliza la teoría de primer orden para el análisis global de torres de celosía autosoportadas.

c) Análisis elástico global (Apartado 5.2.1.3) 1) El análisis elástico global debe basarse sobre la hipótesis de que el comportamiento esfuerzo/deformación del material sea lineal, cualquiera que sea el nivel del esfuerzo. 2) Esta hipótesis puede mantenerse para ambos análisis elásticos, de primer y de segundo orden.

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3) Se consideran tres tipos de elementos: montantes y diagonales, elementos de arriostramiento y elementos secundarios (frecuentemente denominados como elementos redundantes). Se considera que los elementos secundarios no sufren una carga directa por acciones externas, y aseguran la estabilidad local de elementos que soportan cargas. En el análisis global de la estructura, los elementos redundantes normalmente pueden despreciarse. 4) Los momentos flectores debidos a las excentricidades normales son tratados en la sección de casos de pandeo. 5) Los momentos flectores causados por cargas de viento sobre elementos individuales son generalmente despreciables, pero puede ser necesario considerarlos en el diseño de las barras de arriostramiento esbeltas o miembros horizontales situados en las cinturas, véase el punto 4) del apartado J.6.3.1 y el punto 4) del apartado J.7.1 del anexo J. 7.3.5.3 Clasificación de las secciones transversales (Apartado 5.3). Las secciones usadas en torres de celosía deben considerarse del tipo 3 ó 4. La sección transversal efectiva debe determinarse teniendo en cuenta el pandeo local, de acuerdo con el anexo J. 7.3.5.4 Resistencia de los elementos de la celosía (Apartados 5.4 y 5.5). La resistencia de las secciones transversales a la tracción, a la compresión y la flexión, así como la resistencia al pandeo de los elementos, debe determinarse de acuerdo con el anexo J. 7.3.6 Uniones (Capítulo 6) 7.3.6.1 Bases (Apartado 6.1) 7.3.6.1.1 Generalidades (Apartado 6.1.1)

1) Todas las uniones deben ser capaces de resistir las cargas aplicadas, de modo que satisfagan los requisitos básicos de diseño dados en el capítulo 3. 2) Los coeficientes parciales de seguridad γM deben tomarse como siguen: – resistencia de uniones atornilladas

γM b

=

1,25

– resistencia de uniones remachadas

γM r

=

1,25

– resistencia de uniones soldadas

γM w

=

1,25

7.3.6.1.2 Resistencia de las uniones (Apartado 6.1.3)

1) La resistencia de una unión debe determinarse sobre la base de las resistencias individuales de los elementos de unión o de las soldaduras. 7.3.6.1.3 Clasificación de las uniones (Apartado 6.4). Desde el punto de vista de análisis, las uniones se consideran generalmente como articuladas. 7.3.6.2 Unión con tornillos (Apartado 6.5) 7.3.6.2.1 Posición de los agujeros (Apartado 6.5.1)

1) La posición de los agujeros para los tornillos debe ser tal que prevenga la corrosión y el pandeo locales y facilite la instalación de los tornillos. 2) Para el posicionamiento de agujeros en una unión, debe hacerse referencia al Eurocódigo ENV 1993-1-1.

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7.3.6.2.2 Categorías de las uniones atornilladas (Apartado 6.5.3)

1) El cálculo de una unión atornillada debe cumplir con la categoría en que está clasificada. 2) Las categorías de las uniones atornilladas están definidas en el Eurocódigo ENV 1993-1-1. 7.3.6.2.3 Resistencia de diseño de los tornillos (Apartado 6.5.5)

1) La resistencia de diseño de los tornillos a cortadura, compresión y tracción se dan en el capítulo J.11 del anexo J. 7.3.6.3 Uniones soldadas (Apartado 6.6) 7.3.6.3.1 Requisitos generales para las soldaduras (Apartados 3.3.5 y 7.6)

1) Las uniones realizadas mediante soldadura, deben cumplir generalmente con los requisitos relativos a los materiales y a la ejecución especificados en el Eurocódigo ENV 1993-1-1. 2) Las operaciones de soldadura deben estar de acuerdo con la Norma Experimental ENV 1090-1. 7.3.6.3.2 Cálculo de la resistencia de las soldaduras (Apartados 6.6.5 y 6.6.6)

1) El cálculo de la resistencia de los cordones de soldadura debe realizarse de acuerdo con el Eurocódigo ENV 1993-1-1. 2) El cálculo de la resistencia de las soldaduras a tope de penetración total debe realizarse de acuerdo con el Eurocódigo ENV 1993-1-1. 3) El cálculo de la resistencia de las soldaduras a tope de penetración parcial debe realizarse de acuerdo con el Eurocódigo ENV 1993-1-1. 7.3.6.4 Fijación de elementos de acero en hormigón por medio de elementos de anclaje. La carga total de tracción o compresión de los elementos de acero anclados en hormigón es transferida al hormigón por dos métodos:

– Barras de perfil angular de acero con elementos de anclaje tales como casquillos de perfil angular y/o tornillos o espárragos pasantes. Éstos deben ser comprobados a cortadura o cizallamiento debido a los esfuerzos de compresión entre el elemento y el hormigón. No deben considerarse momentos flectores en estos elementos de anclaje (véase el apartado 5.4.8 del Eurocódigo ENV 1992-1-1). – Placas y pernos de anclaje. Los pernos de anclaje deben comprobarse a cortadura o cizallamiento, cargas axiales, y en la medida de lo posible a los momentos flectores debidos a un desplazamiento lateral. Para el cálculo debe hacerse referencia al anexo K. 7.3.7 Fabricación y montaje (Capítulo 7). Se hace referencia al Eurocódigo ENV 1993-1-1 y a la Norma Experimental ENV 1090-1. 7.3.8 Diseño verificado mediante ensayo (Capítulo 8). Puede requerirse la verificación experimental mediante ensayo en verdadera magnitud, para validar la resistencia calculada de una torre completa o parte de ella. El ensayo en verdadera magnitud, debe realizarse para determinar la capacidad de carga “Ftest,R”. Solamente debe realizarse un ensayo, sobre una muestra nominalmente idéntica a la de la serie en fabricación. La carga mínima de ensayo debe calcularse como sigue:

Ftest,R > 1,05 ⋅ FR,d donde FR,d = carga de diseño para el estado límite último. Alternativamente, cuando el ensayo ha terminado en un fallo, los resultados pueden ser utilizados para el análisis, volviendo a calcular la resistencia con las características reales del elemento específico responsable del fallo.

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7.4 Postes de chapa de acero 7.4.1 Generalidades. Deben cumplirse los requisitos del Eurocódigo ENV 1993-1-1, excepto donde más adelante, se especifique otra cosa.

En cada uno de los siguientes apartados, junto al título del mismo, figura entre paréntesis el correspondiente capítulo del Eurocódigo ENV 1993-1-1. 7.4.2 Bases de diseño (Capítulo 2)

1) Son de aplicación las reglas que figuran en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) A menos que se especifique otra cosa, no es necesario considerar efectos sísmicos, o la resistencia a la fatiga o al fuego. 3) Si se requiere un análisis dinámico, debe hacerse teniendo en cuenta los diferentes factores que influyen en el comportamiento del poste, tales como conductores, amortiguadores y cimentaciones. Los efectos dinámicos, donde sea apropiado, pueden ser tenidos en cuenta mediante la aplicación de factores dinámicos sobre las cargas, y la adopción de un enfoque cuasiestático en el diseño. 7.4.3 Materiales (Capítulo 3)

1) Los materiales deben cumplir con el apartado 7.2. 2) Las clases de acero estructural sometido a cargas, deben reflejar el procedimiento de fabricación y la temperatura mínima de servicio, pero en general se recomienda una resiliencia de 40 J a –20 ºC para los aceros de espesor superior a 6 mm, para postes de acero o estructuras tubulares soldadas. 7.4.4 Estados límite de servicio (Capítulo 4) (véanse también los NNA)

1) Los valores límite apropiados de las deformaciones y flechas deben convenirse entre comprador y diseñador. 2) Los límites de servicio están relacionados con la geometría del poste y deben definirse en conformidad con las distancias de aislamiento eléctricas exigidas (a tierra y a la estructura), tal y como se establece en el capítulo 5 “Requisitos eléctricos”. 7.4.5 Estados límites últimos (Capítulo 5) 7.4.5.1 Bases (Apartado 5.1)

1) Los postes y componentes de acero deben dimensionarse de tal forma que se satisfagan los requisitos básicos de diseño para el estado límite último, dados en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) Los coeficientes parciales de seguridad γM deben tomarse como sigue: – resistencia de las secciones transversales

γM 1

=

1,10

– resistencia de la sección neta de agujeros de los tornillos

γM 2

=

1,25

– resistencia de las uniones: véase el apartado 7.4.6 3) Se recomienda que la flecha obtenida bajo un análisis de segundo orden, en el estado límite último, no exceda del 8% de la altura del poste sobre el nivel del suelo.

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7.4.5.2 Cálculo de fuerzas internas y momentos (Apartado 5.2)

1) Las solicitaciones en cualquier sección transversal de la estructura deben determinarse utilizando un análisis global elástico. 2) La teoría de segundo orden, teniendo en cuenta la influencia de la deformación de la estructura, debe utilizarse para el análisis global de los postes de acero. 3) El análisis global elástico debe basarse sobre la hipótesis de que el comportamiento esfuerzo/alargamiento del material es lineal, cualquiera que sea el nivel del esfuerzo. 4) Las hipótesis de cálculo para las uniones deben satisfacer los requisitos especificados en el apartado 7.4.6. 7.4.5.3 Clasificación de las secciones transversales (Apartado 5.3). Para postes de acero, solamente deben considerarse las secciones transversales de clases 3 y 4, de acuerdo con la definición dada en el apartado 5.3 del Eurocódigo ENV 1993-1-1, y el análisis limitado al comportamiento elástico. 7.4.5.4 Resistencia de las secciones transversales (Apartado 5.4)

1) La resistencia de las secciones transversales de postes de acero debe determinarse de acuerdo con los requisitos del anexo K. La sección transversal efectiva debe determinarse, para tener en cuenta el pandeo local, de acuerdo con el anexo K. 2) Las piezas verticales de refuerzo colocadas alrededor de las aperturas para darles rigidez, deben diseñarse para resistir al pandeo, de modo que satisfagan los requisitos generales del Eurocódigo ENV 1993-1-1 incluyendo las uniones (soldaduras, tornillos, etc.). 7.4.6 Uniones (Capítulo 6) 7.4.6.1 Bases (Apartado 6.1)

1) Todas las uniones deben tener una resistencia de cálculo tal que la estructura mantenga su eficacia y que se satisfagan los requisitos básicos de cálculo dados en el Capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) Los coeficientes parciales de seguridad γM deben ser los siguientes: – resistencia de las uniones atornilladas: tornillos a cortadura o aplastamiento

γM bs

=

1,25

tornillos a tracción

γM bt

=

1,25

γM w

=

1,25

– resistencia de las uniones soldadas 7.4.6.2 Tornillos (diferentes de los tornillos de anclaje)

1) La resistencia de cálculo de los tornillos a cortadura, aplastamiento o tracción viene dada en el apartado 6.5.5 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. 2) La resistencia de cálculo de los tornillos de alta resistencia pretensados viene dada en el apartado 6.5.8 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. 7.4.6.3 Uniones de juntas deslizantes machihembradas. Estas uniones no necesitan ser justificadas por cálculo si se observan los siguientes requisitos:

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1) Cuando se modela el poste para el análisis elástico global, solamente la parte nominal de la sección macho interior en la zona de encaje, debe considerarse para el cálculo de la resistencia. 2) Las uniones se definen en los planos, con un solape o penetración nominal al menos igual a 1,5 veces, el diámetro máximo medio de las aristas o esquinas de la pieza hembra. 3) El ensamblaje se realiza en el sitio. Para tener en cuenta las variaciones de espesor debidas al galvanizado y las variaciones dimensionales de la sección poligonal, la longitud mínima efectiva de la unión debe ser mayor que 1,35 veces el diámetro máximo medio de las aristas o esquinas de la pieza hembra. Sin embargo, la suma de las tolerancias de deslizamiento en cada unión, debe cumplir con la tolerancia de longitud del poste definida en los NNA o en la especificación de proyecto. 4) La fuerza de unión debe ser superior al valor máximo calculado del esfuerzo vertical límite de compresión, en el nivel de la unión. 5) Cuando sea necesario, el poste debe estar provisto de dispositivos de anclaje sobre cada lado de la junta deslizante, para asegurar en el sitio un empalme apropiado, usando gatos hidráulicos o dispositivos de tracción de acuerdo a las recomendaciones del proveedor. 7.4.6.4 Uniones con bridas atornilladas

1) Deben utilizarse tornillos pretensados de alta resistencia del tipo 8.8, 10.9 o similar. 2) Se recomienda que la distancia entre ejes de los tornillos sea menor que 5 veces su diámetro. 3) El esfuerzo en los tornillos debe calcularse tomando en consideración la excentricidad de la carga transmitida a través de la unión, como se especifica en el apartado 5.9 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. 4) El cálculo de resistencia de los tornillos a cortadura, aplastamiento y tracción se da en el anexo J. 7.4.6.5 Uniones soldadas

1) El cálculo de la resistencia de los cordones de soldadura y soldaduras a tope se da en los apartados 6.6.5 y 6.6.6 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. 2) Las soldaduras deben ser de acuerdo con la Norma Experimental ENV 1090-1. 3) Las uniones realizadas por soldadura deben, generalmente, ajustarse a los requisitos pertinentes a los materiales y a la ejecución, especificados en los capítulos 3, 7 y 9 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. 4) Deben utilizarse soldaduras longitudinales de penetración completa, en la zona del empalme de la sección hembra. En otras zonas, pueden usarse soldaduras con penetración longitudinal parcial, con un mínimo del 60%, si con esto se cumplen los requisitos de resistencia mecánica. 7.4.6.6 Empotramiento directo en el hormigón

1) La unión poste-cimentación debería hacerse preferiblemente por empotramiento directo de la parte inferior del poste de acero en el hormigón. 2) La longitud de la sección del poste enterrada en el hormigón, debe determinarse usando una distribución lineal de las cargas, en conformidad con los requisitos de los Eurocódigos ENV 1992-1-1 y ENV 1993-1-1. 3) Hay que prestar una atención especial al pandeo de la sección de acero, si la parte enterrada del poste no está rellena de hormigón.

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7.4.6.7 Pernos de anclaje con placa base

1) Los pernos de anclaje y la placa base, deben adecuarse para aguantar los esfuerzos aplicados, en la unión entre la estructura y la cimentación o la estructura de soporte (véase el apartado 6.5.9 del Eurocódigo ENV 1993-1-1). 2) El cálculo de la longitud de los pernos de anclaje dentro del hormigón se da en el anexo K. 3) Los pernos de anclaje deben comprobarse a cortadura o cizallamiento y a cargas axiales. Debe tenerse especial cuidado, con los posibles momentos flectores debidos a desplazamientos laterales de los pernos, cuando no estén embebidos en el mortero de la cimentación. 4) Un material apropiado para el mortero, correctamente aplicado, debe insertarse entre la placa base y la parte superior del hormigón de la cimentación, para asegurar la transferencia de la carga de cortadura.. En su ausencia, el método de transferencia de la carga a través de los pernos de anclaje debe verificarse. Deben preverse medios satisfactorios de drenaje y/o ventilación para evitar la acumulación de agua en el interior de los postes. 7.4.7 Fabricación y montaje (Capítulo 7). Véase el Eurocódigo ENV 1993-1-1 y la Norma Experimental ENV 1090-1. 7.4.8 Diseño verificado mediante ensayo (Capítulo 8). Puede requerirse la verificación experimental mediante ensayo en verdadera magnitud, para validar la resistencia calculada, de un poste de acero completo o de una parte del mismo. El ensayo en verdadera magnitud, debe realizarse para determinar la capacidad de carga “Ftest,R”. Solamente debe realizarse un ensayo, sobre una muestra nominalmente idéntica a la de la serie en fabricación. La carga mínima de ensayo debe calcularse como sigue:

Ftest,R > 1,05 ⋅ FR,d donde FR,d = carga de diseño para el estado límite último. Alternativamente, cuando el ensayo ha terminado en un fallo, los resultados pueden utilizarse para el análisis, volviendo a calcular la resistencia con las características reales del elemento específico responsable del fallo. 7.5 Postes de madera 7.5.1 Generalidades. Deben cumplirse los requisitos de los Eurocódigos ENV 1995-1-1, excepto cuando se especifique otra cosa en las Normas EN 12465, EN 12479, EN 12509, EN 12510 y EN 12511. 7.5.2 Bases de diseño

1) Son aplicables las reglas del capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) A menos que se especifique otra cosa, no es necesario considerar efectos sísmicos, o la resistencia a la fatiga o al fuego. 7.5.3 Materiales

1) Los materiales deben cumplir con el apartado 7.2. 2) Solamente se considera la madera en su condición original “como talada”. La madera aserrada, laminada y madera encolada no están cubiertas por esta norma. 7.5.4 Estados límites de servicio (véanse también los NNA)

1) Los estados límites de servicio para postes de madera son deformaciones o flechas que pueden afectar a la apariencia o al uso efectivo de la estructura.

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2) Los límites de servicio se refieren a la geometría del poste y deben definirse en conformidad con las distancias de aislamiento eléctrico exigidas (a tierra y a masa), tal y como se establece en el capítulo 5 “Requisitos eléctricos”. 7.5.5 Estados límites últimos 7.5.5.1 Bases

1) Los postes y componentes de madera deben dimensionarse, de forma que satisfagan los requisitos básicos del diseño para el estado límite último, dados en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) Los coeficientes parciales de seguridad γM deben ser los siguientes: – resistencia de las secciones transversales y de los elementos

γM 1

=

1,50

– resistencia de las uniones atornilladas

γM b

=

1,25

3) El diseño del poste de madera debe ser tal que la flecha en la cabeza, en el estado límite último, no exceda más de un 10% de la altura del poste sobre el nivel del suelo. 7.5.5.2 Cálculo de fuerzas internas y momentos (Apartado 5.2)

1) Las fuerzas internas y momentos en cualquier sección transversal de la estructura, deben calcularse mediante un análisis global elástico. 2) Si la flexibilidad de la estructura lo hace necesario, debe utilizarse la teoría de segundo orden para el análisis global de la estructura, teniendo en cuenta la influencia de la deformación del poste de madera. 3) El análisis global elástico debe basarse en la hipótesis de que el comportamiento esfuerzo/alargamiento del material sea lineal, cualquiera que sea el nivel del esfuerzo. 4) En estructuras de madera arriostradas con tirantes o tornapuntas, la compresión y flexión simultáneas del poste y sus elementos, deben tenerse en cuenta utilizando la deformación inicial medida o máximo admisible. Los valores medidos (si están disponibles) de las dimensiones del poste, pueden además utilizarse en vez de los valores normalizados de las tablas dadas en los diferentes NNA. La falta de rectitud admisible del poste se define como: “la línea recta que une el centro de la punta del poste con el centro de su base debe situarse dentro del poste en toda su longitud”. 7.5.5.3 Resistencia de los elementos

1) La resistencia de los postes de madera a tracción, compresión y flexión debe determinarse de acuerdo con los requisitos del Eurocódigo ENV 1995-1-1. 7.5.6 Resistencia de las uniones

1) Todas las uniones deben tener una resistencia de cálculo tal que la estructura mantenga su eficacia y que se satisfagan los requisitos básicos de cálculo dados en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) La resistencia para el cálculo de los tornillos a cortadura y tracción se da en el anexo J. 7.5.7 Diseño verificado mediante ensayo (Capítulo 8). Puede requerirse la verificación experimental mediante ensayo en verdadera magnitud, para validar la resistencia calculada de un poste de madera completo o de una parte del mismo. El ensayo en verdadera magnitud, debe realizarse para determinar la capacidad de carga “Ftest,R”. Solamente debe realizarse un ensayo, sobre una muestra nominalmente idéntica a la de la serie en fabricación. La carga mínima de ensayo debe calcularse como sigue:

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Ftest,R > 1,25 ⋅ FR,d donde

FR, d = carga de diseño para el estado límite último.

Alternativamente, cuando el ensayo ha terminado en un fallo, los resultados pueden ser utilizados para el análisis, volviendo a calcular la resistencia con las características reales del elemento específico responsable del fallo. 7.6 Postes de hormigón 7.6.1 Generalidades. Deben cumplirse los requisitos del Eurocódigo ENV 1992-1-1 excepto cuando se especifique otra cosa en la Norma EN 12843.

Este último documento se completa con los apartados siguientes: 7.6.2 Bases de diseño 7.6.2.1 Reglas generales

1) Son de aplicación las reglas que figuran en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) A menos que se especifique otra cosa, no es necesario considerar los efectos sísmicos, o la resistencia a la fatiga o al fuego. 7.6.2.2 Carga de cálculo. La carga horizontal de cálculo es la carga aplicada horizontalmente a una sección convencional situada a una distancia especificada “d” desde el extremo superior del poste, y generalmente d = 0,25 m.

El valor de esta carga de cálculo es tal, que el momento que produce en la base del poste es equivalente al momento de las cargas de explotación de cálculo. 7.6.2.3 Armaduras transversales. Para controlar el agrietamiento o las fisuras longitudinales debido a diversas causas potenciales, se utilizan armaduras transversales. Estas armaduras consisten en estribos (cercos) o espirales.

Las causas potenciales de agrietamiento pueden incluir las fuerzas transversales, la retracción del hormigón, los efectos térmicos y los efectos de cuña debidos a las cargas de pretensión cercanas a los extremos del poste. 7.6.3 Materiales. Los materiales deben cumplir con el apartado 7.2 y con la Norma EN 12843. 7.6.4 Estados límites de servicio (véanse también los NNA)

1) El factor parcial para las acciones debe tomarse como sigue: γPt

=

1,00

– flecha máxima (donde H es la longitud total del poste)

=

0,025 H

– máxima anchura de las fisuras, en caso de hormigón armado

=

0,3 mm

– esfuerzo de pretensión 2) Los valores de cálculo se definen como sigue:

No se permiten esfuerzos de tracción en el hormigón de los postes de hormigón pretensados bajo cargas permanentes, así como bajo cargas menores o iguales en un 40% de las cargas máximas de trabajo. 7.6.5 Estados límites últimos

1) Los postes de hormigón y sus componentes deben dimensionarse de forma que se satisfagan los requisitos básicos del diseño para el estado límite último dados en el capítulo 3 “Bases de diseño”.

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2) Los factores parciales para las acciones deben tomarse como sigue: γPt

=

0,90 ó 1,20*

– hormigón

γMC

=

1,50

– acero (ordinario o pretensado)

γMS

=

1,15

– fuerza de pretensión (* dependiendo si la acción es desfavorable o no para el efecto calculado) 3) Los coeficientes parciales de seguridad γM deben tomarse como sigue:

En la medida que los elementos sean sometidos a un control de la calidad, pueden tomarse valores menores de γMC y γMS. 7.6.6 Diseño verificado mediante ensayo. Puede requerirse la verificación experimental mediante ensayo en verdadera magnitud, para validar la resistencia calculada de un poste de hormigón completo o de una parte del mismo. El ensayo en verdadera magnitud, debe realizarse para determinar la capacidad de carga “Ftest,R”. Solamente debe realizarse un ensayo, sobre una muestra nominalmente idéntica a la de la serie en fabricación. La carga mínima de ensayo debe calcularse como sigue:

Ftest,R > 1,30 ⋅ FR,d donde

FR,d = carga de diseño para el estado límite último.

Alternativamente, cuando el ensayo ha concluido con la destrucción del poste, los resultados pueden ser utilizados para el análisis, volviendo a calcular la resistencia con las características reales del elemento específico responsable del fallo. Además la flecha máxima en el estado límite de servicio y la flecha residual después de quitar la carga deben cumplir con los siguientes criterios: − flecha máxima después de una carga permanente de 15 min en el estado límite de servicio (donde H es la longitud total del poste)

=

0,0125 H

− flecha residual máxima

=

0,003 H

7.7 Estructuras atirantadas 7.7.1 Generalidades. Una estructura atirantada puede ser una estructura de acero de celosía o un poste tubular de acero , hormigón o madera con tirantes de cables de acero galvanizado de muy alta resistencia mecánica. Existen varios tipos de configuraciones tales como torres en V, pórticos, columnas, catenarias, estructuras atirantadas de doble poste de madera, estructuras multiniveles de tubos atirantados, etc.

Deben cumplirse los requisitos de los Eurocódigos, excepto cuando se especifica otra cosa más adelante. 7.7.2 Bases de diseño

1) Son de aplicación las reglas del capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) A menos que se especifique otra cosa no es necesario considerar efectos sísmicos, o la resistencia a la fatiga y al fuego. 7.7.3 Materiales

1) Los materiales deben cumplir con el apartado 7.2 y con los documentos relativos a los apoyos simples.

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7.7.4 Estados límites de servicio

1) Los límites de servicio están relacionados con la geometría de la torre y deben definirse en conformidad con las distancias de aislamiento eléctricas exigidas (a tierra y a la estructura) tal y como se establece en el capítulo 5 “Requisitos eléctricos”. 7.7.5 Estados límites últimos 7.7.5.1 Bases

1) Las estructuras con tirantes y sus componentes deben dimensionarse de manera que se satisfagan los requisitos básicos del diseño para el estado límite último dados en el capítulo 3 “Bases de diseño”. 2) Como coeficiente parcial de seguridad γM debe tomarse el que se especifica para el soporte principal, y además: – resistencia de los tirantes a rotura

γM2

=

1,60

3) La estructura atirantada debe generalmente analizarse utilizando la teoría de segundo orden. Los apoyos atirantados enterrados con tirantes pretensados y otras estructuras simples son a menudo lo suficientemente rígidos como para permitir el uso de la teoría de primer orden. 4) El análisis debe basarse sobre la hipótesis de que el comportamiento esfuerzo/deformación del material sea lineal. 7.7.5.2 Cálculo de fuerzas internas y momentos. Una columna de celosía (poste o cruceta) debe calcularse a flexión y pandeo, utilizando un modelo con barras articuladas de tres dimensiones o una viga modelo tridimensional, donde la rigidez axial y la flexión deben calcularse a partir de las propiedades del miembro principal, mientras que la rigidez de torsión debe derivarse a las propiedades de las diagonales.

Debe revisarse el pandeo por flexo-torsión de los perfiles conformados en frío. Se debe tener en cuenta el pandeo local de los montantes y de las diagonales. La utilización de elementos secundarios para arriostramientos transversales al plano de las diagonales, debe impedir la eventual deformación de las estructuras de sección transversal cuadrada. La distribución de los esfuerzos de cortadura debe tenerse en consideración, cuando se calculen en ambos extremos los esfuerzos en los elementos de una columna de celosía articulada. Para tener en cuenta las imperfecciones de la columna se puede añadir una fuerza adicional que actúe transversalmente a la misma. 7.7.5.3 Análisis de segundo orden. Los postes atirantados deben diseñarse a flexión y pandeo. Para postes de acero tubulares el pandeo local debe analizarse de acuerdo con el apartado 7.4.

En el análisis de segundo orden deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: Debe suponerse una cierta excentricidad inicial para las secciones articuladas en ambos extremos (fustes de la torre). Un valor normal de cálculo es L/600 para secciones de acero y L/150 para secciones de madera, donde L es la longitud del poste. Pueden utilizarse valores menores (pero no inferiores a L/1 000), si están basados sobre medidas. Esta excentricidad debe aplicarse en la dirección más desfavorable para la reacción o esfuerzo de que se trate. Las columnas atirantadas embebidas en la cimentación (no articuladas) deben analizarse considerando una excentricidad inicial o inclinación. El destensamiento de uno o más tirantes en diferentes condiciones de carga debe tenerse en consideración. Debe aplicarse una tolerancia de excentricidad de 20 mm (además del valor de excentricidad de diseño) a los extremos de un poste de celosía articulado cuando se calcule el esfuerzo de flexión en el elemento sometido a compresión. La tolerancia debe actuar en la dirección más desfavorable considerando la reacción o esfuerzo de que se trate. Puede ser utilizado un valor inferior, si está basado en medidas.

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Si se considera una excentricidad en los extremos de un elemento de la celosía articulada, para compensar la flexión debida a los efectos del viento sobre el elemento, deben comprobarse los siguientes casos especiales de cargas adicionales: máximo viento sobre conductores y otras secciones de la torre, pero viento reducido sobre los elementos a compresión. 7.7.6 Detalles de diseño para las riostras o tirantes o vientos. La resistencia característica de los tirantes debe ser el valor nominal de la resistencia última de rotura especificada en las normas apropiadas. Los módulos elásticos efectivos de los tirantes determinados por la norma, fabricante o ensayo pueden utilizarse en el análisis.

Deben utilizarse cables de alambres de acero galvanizado para los tirantes. Para soportar elevadas corrientes eléctricas de falta en los tirantes, los cables de acero pueden complementarse con cables de aluminio, tipo AL1/STYZ. Los tirantes deben equiparse con dispositivos para el retensado. La unión entre el cable del tirante y el dispositivo de anclaje debe ser accesible. Las uniones y los dispositivos para el tensado deben asegurarse contra el aflojamiento en servicio. Los tirantes usados en estructuras tales como torres en V, pórticos, catenarias y estructuras atirantadas de doble poste de madera, son generalmente pretensados con una pequeña fuerza después del izado de la estructura. El efecto de esta fuerza, normalmente no mayor de 20 kN, puede despreciarse en los cálculos. Los tirantes usados en otras estructuras son generalmente pretensados a un valor específico para reducir la deformación en cargas extremas. El esfuerzo de pretensión debe especificarse como un porcentaje de la carga de rotura o máximo esfuerzo. Las torres de ángulo deben quedar verticales después de la colocación de los conductores a la temperatura anual media (temperatura de cada día). En las torres con tirantes donde las secciones tubulares se usen como columnas, crucetas o cinturas horizontales, debe prestarse especial atención para prevenir posibles vibraciones, galope, resonancia y otros tipos de movimientos. Donde los manguitos de acero moldeado o cuñas de manguitos moldeados se utilicen en los extremos de los tirantes, la ausencia de defectos en el moldeado debería asegurarse por un ensayo aceptable no destructivo o por un certificado del fabricante. La excentricidad real de la columna debe comprobarse mediante una inspección, antes del montaje y debe cumplir el valor de cálculo. El posible pretensado de los tirantes debe controlarse y mantenerse mediante inspecciones periódicas. Para un soporte con tirantes a varios niveles se necesitan instrucciones para el izado, porque la estructura es sensible al pretensado de los tirantes. Debe tenerse un particular cuidado en la protección del tirante en áreas pobladas, por la posible corrosión del galvanizado y la posible derivación de descarga eléctrica al tirante. En algunos casos puede ser recomendable el aislamiento del tirante. Además debe tenerse en cuenta una relajación o destensión causada por el viento, mantenimiento u otras razones. Para minimizar la posibilidad de vibraciones en el tirante, la pretensión debería ser menor del 10% de la carga de rotura del tirante. 7.8 Otras estructuras

1) Otras estructuras deben ser diseñadas de acuerdo con los requisitos de los Eurocódigos: ENV 1992-1-1, ENV 1993-1-1 y ENV 1995-1-1. 2) El análisis y el diseño de otras estructuras específicas no cubiertas por los apartados anteriores deben acordarse entre comprador y diseñador/fabricante, previamente al comienzo del contrato.

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7.9 Terminaciones y protección contra la corrosión 7.9.1 Generalidades. Los apoyos deben protegerse contra la corrosión para cumplir la duración de su vida útil prevista, de acuerdo con el capítulo 3 “Bases de diseño”, teniendo en cuenta el régimen de mantenimiento previsto. Los siguientes apartados incluyen unos requisitos mínimos, aunque pueden incluirse requisitos superiores, incluyéndolos en los NNA o en las especificaciones de proyecto, en cumplimiento con las regulaciones locales medioambientales. 7.9.2 Galvanizado. A menos que se establezca otra cosa en las especificaciones de proyecto, después de completar todos los procesos de fabricación, los materiales de acero deben galvanizarse en caliente y ensayarse de acuerdo con la Norma EN ISO 1461. El recubrimiento de protección (a menos que se establezca otra cosa) debe estar de acuerdo con los requisitos de la Norma EN ISO 1461.

Todos los materiales de acero, antes de la galvanización, deben estar libres de cualquier sustancia o impureza susceptible de afectar negativamente a la calidad del acabado. La preparación del galvanizado y el galvanizado mismo no deben influir negativamente a las propiedades mecánicas del material revestido. Todos los tornillos, vástagos de los tornillos y tuercas, incluyendo las partes roscadas macho, deben galvanizarse en caliente (véase la Norma EN ISO 1461, apartado C.2.2). 7.9.3 Metalización. A menos que se establezca otra cosa en una especificación de proyecto, cuando las piezas sean demasiado grandes o difíciles de galvanizar, deben protegerse contra la corrosión, mediante pulverización térmica de un recubrimiento de zinc sobre el metal de base, ejecutado de acuerdo con la Norma EN ISO 14713 y en concordancia con la Norma EN 22063. El espesor del zinc depositado no debe ser inferior a 80 µm.

Cuando se utilice este sistema, la superficie interior de las secciones huecas también debe protegerse. 7.9.4 Pintado sobre galvanizado en fábrica (Sistema dúplex). Cuando el recubrimiento es aplicado en fábrica después del galvanizado por inmersión en caliente de las estructuras de acero, este recubrimiento debe hacerse lo antes posible.

El material de recubrimiento debe estar libre de plomo, de acuerdo con los reglamentos nacionales generales de protección de los trabajadores y del medio ambiente. Los materiales recomendados, que dan una excelente adherencia sobre el acero recién galvanizado, deben ser preferiblemente materiales monocomponentes a base de copolímeros vinílicos o acrílicos en solución acuosa. Usualmente se aplican recubrimientos monocapa con espesor de 70 µm después de una limpieza de la superficie para asegurar la protección apropiada. Si el proveedor del material de recubrimiento lo requiere en sus especificaciones técnicas, las piezas de acero galvanizado deben granallarse antes del pintado. Para obtener los mejores resultados, debería utilizarse preferentemente como material de granalla el corindón o acero de alta resistencia con un tamaño del grano entre 0,25 mm y 0,50 mm. La presión y la distancia de granallado se determinan de forma que el espesor máximo de la capa de zinc levantada no supere las 10 µm. La superficie de zinc de todas las partes que van a ser recubiertas debe estar libre de polvo, grasa y de toda sustancia extraña así como libre de todos los productos corrosivos del zinc. Esas partes deben pintarse inmediatamente después del tratamiento de superficie. La preparación de la superficie y el pintado deben llevarse a cabo en recintos cerrados. Después del recubrimiento, el número de referencia de cada pieza de la construcción debe permanecer legible para el adecuado trabajo de montaje. Los elementos de unión, como las cartelas, no necesitan ser recubiertos. El secado de las partes debe llevarse a cabo de manera suficiente en fábrica, de forma que no se produzcan daños en las superficies recubiertas durante el transporte. Para evitar daños en el transporte, debe insertarse entre las piezas, cartón ondulado revestido de aluminio sobre las dos caras, o un material equivalente. Debe considerarse el hecho de que el peso del paquete o conjunto de las piezas pintadas, hay que determinarlo de forma que las piezas que están situadas en la parte inferior no sufran daños debidos a la presión.

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Después del ensamblaje de los apoyos, todas las piezas no recubiertas (tornillos, tuercas, cartelas, etc.) o piezas pintadas que hayan sufrido daño, deben ser recubiertas en el sitio. 7.9.5 Balizamiento diurno. En lo que concierne a los sistemas de balizamiento aéreo diurno, debe prestarse atención al hecho de que el sistema de pintado utilizado debe ser compatible con la capa de acabado subyacente. Debe incluirse la debida referencia al Reglamento de la Organización Internacional de Aviación Civil (ICAO) –anexo 14, o a los reglamentos locales incluidos en los NNA o en las especificaciones de proyecto. 7.9.6 Utilización de aceros resistentes a la intemperie. El uso de aceros resistentes a la intemperie requiere consideraciones especiales de diseño y experiencia en verdadera magnitud. Deberían utilizarse con precaución en áreas donde haya una corrosión limitada, dado que es necesaria alguna corrosión para proporcionar una capa protectora. 7.9.7 Protección de postes de madera. Los postes deben protegerse del deterioro mediante impregnación de sales o creosota u otro agente preservante aprobado contra la carcoma, pájaros e insectos. La protección afecta a los parámetros del diseño aumentando la vida útil del poste.

Debe prestarse una particular atención a agujeros taladrados y ensamblajes, según sean hechos antes o después de la instalación. 7.10 Facilidades para el mantenimiento 7.10.1 Subida a las torres. Los accesorios o dispositivos para permitir el acceso seguro del personal autorizado, deben ser como se establece en las especificaciones de proyecto y/o en los NNA. Donde sea apropiado, esto debe incluir el acceso para el mantenimiento para trabajos en tensión. El acceso a las crucetas del poste debe hacerse preferiblemente por un dispositivo desmontable ligero de poco peso, diseñado para soportar las cargas requeridas.

Debe tenerse en cuenta los requisitos para prevenir el acceso no autorizado a los apoyos, como se especifica en el apartado 7.10.3. 7.10.2 Mantenimiento. Además de los accesorios o dispositivos para el ascenso, la provisión de otros accesorios/agujeros para la instalación de equipo de mantenimiento, debe ser conforme con lo establecido en las especificaciones de proyecto y/o en los NNA. 7.10.3 Requisitos de seguridad para las personas. Los requisitos de seguridad y los medios asociados, deben ser como se estipula en las especificaciones de proyecto y/o en los NNA y deben tener en cuenta las pertinentes obligaciones legales nacionales e internacionales tales como:

– provisión de información de seguridad para el público en general (por ejemplo señales de alerta, número de teléfono para contactos de emergencia); – aviso de prohibición de ascensos no autorizados; – indicaciones de socorro al personal autorizado que permitan identificar correctamente los conductores con tensión y sin ella (por ejemplo, marcado de identificación de circuito); – indicaciones para la colocación del cable de tierra y la puesta a tierra del soporte. 7.11 Ensayos de carga

Los ensayos de carga sobre apoyos de líneas aéreas deben llevarse a cabo de acuerdo con la Norma CEI 60652. 7.12 Montaje e izado

La ejecución del montaje y el izado debe estar en conformidad con los requisitos mínimos de los Eurocódigos ENV 1992-1-1, ENV 1993-1-1 y ENV 1995-1-1 y la Norma Experimental ENV 1090-1.

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8 CIMENTACIONES 8.1 Introducción

Este capítulo da solamente un resumen de los aspectos geotécnicos de las cimentaciones de las torres de líneas. Será reconsiderado cuando esté disponible una mayor experiencia con la aplicación del Eurocódigo ENV 1997-1-1. Las cimentaciones cumplen la tarea de transferencia de las cargas estructurales desde el apoyo al subsuelo, así como la protección de la torre contra movimientos críticos del subsuelo. Las cimentaciones de los apoyos pueden ser independientes para cada pata de la torre o puede ser una cimentación única. Las cargas sobre cimentaciones únicas son principalmente momentos de vuelco, generalmente absorbidos por presión lateral del suelo, junto con esfuerzos cortantes horizontales y esfuerzos verticales absorbidos por la capacidad portante del suelo. Los principales tipos de cimentaciones únicas son macizos monobloque, cimentaciones de zapata y columna, parrilla y cimentaciones de un pilote o de un grupo de pilotes. Cuando las cimentaciones están formadas por macizos independientes para cada pata, la solicitación predominante es el esfuerzo vertical de arranque o de compresión. El esfuerzo de arranque es soportado por el peso propio de la cimentación, el peso de las tierras y/o la resistencia a cortadura del terreno. Esto también se aplica a cimentaciones de tirantes. Los esfuerzos de compresión son contrarrestados por la resistencia del suelo. Los principales tipos de cimentaciones separadas son: macizos monobloque (que pueden estar escalonados) con o sin recueva, de zapata y columna (rectos o acampanados), pilotes perforados (con o sin base acampanada), cimentaciones de parrilla y cimentaciones de pilotes verticales o inclinados. 8.2 Requisitos generales

Las cimentaciones de apoyos deben ser capaces de transmitir al terreno las cargas estructurales resultantes de las acciones sobre el apoyo con suficiente fiabilidad. Conviene tener en cuenta los puntos siguientes para el diseño: – cargas sobre las cimentaciones y fórmulas de cálculo; – configuración de la cimentación; – valores límite de desplazamientos admisibles; – parámetros geotécnicos de diseño teniendo en cuenta los niveles de capas freáticas; – parámetros de diseño para los materiales de la estructura; – unión apoyo/cimentación; – construcción e instalación de la cimentación; – niveles de las capas freáticas; – cargas especiales (avalanchas, aludes de nieve, corrimientos de tierra, terremotos, golpes, etc.). Generalmente, los estados límite últimos y los estados límite de servicio deben comprobarse para el diseño de cimentaciones.

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La verificación de la estabilidad de las cimentaciones por ensayos de carga también puede requerirse. Su validez puede también ser establecida por el comportamiento satisfactorio de cimentaciones similares existentes. 8.3 Investigación del suelo

Previo a la determinación del tipo de cimentación, su forma y dimensiones, debe conocerse con suficiente detalle la estructura del suelo bajo la superficie a una profundidad de al menos la anchura efectiva de la cimentación, y en el caso de una cimentación por pilotes, mayor que la profundidad del pilote. Deben considerarse también en la elección del tipo de cimentación los riesgos naturales. Deben planificarse investigaciones geotécnicas teniendo en cuenta el tipo de cimentación y los parámetros requeridos para el diseño de las cimentaciones. Deben realizarse las investigaciones del suelo a una profundidad tal que todas las capas, que influyan significativamente en la resistencia de la cimentación, sean tenidas en cuenta. Cuando se determine la extensión y profundidad de las investigaciones del suelo se debería tener en consideración la información ya disponible concerniente al modelo, uniformidad y características de las capas individuales. Donde esté justificado puede omitirse una investigación más amplia del suelo. El tipo, estado, extensión, estratificación y profundidad de las capas del suelo así como las condiciones hidrogeológicas pueden examinarse por perforación, ensayos tales como Ensayo del Cono de Penetración (CPT1)), Ensayo de Penetración Estándar (SPT2)), penetrómetro, catas u otros ensayos normalizados, en el caso de que la información disponible no sea suficiente. Los resultados de las investigaciones del suelo deben registrarse de acuerdo con las normas al efecto o códigos de prácticas en vigor. En ausencia de una mejor información sobre investigaciones del suelo, los parámetros de suelo establecidos en las tablas M.2 y M.3 pueden usarse para el diseño inicial. En este caso debe confirmarse mediante inspección o ensayo, durante la construcción, que los parámetros del suelo usados son apropiados. Cuando se realice un relleno, debe asegurarse una compactación suficiente cuando se adopten estos valores. En ciertos casos, debe tenerse en cuenta en el cálculo, una posible reducción de la cohesión del suelo. Debe considerarse, cuando se haga el relleno en suelos coherentes con suelos granulares, la tendencia del agua a acumularse en el relleno. En ciertas circunstancias deben usarse valores menores si no es posible asegurar una compactación suficiente. 8.4 Cargas que actúan sobre las cimentaciones

Las cargas sobre cimentaciones deben estimarse teniendo en cuenta las cargas estructurales más críticas sobre las cimentaciones resultantes del diseño de los apoyos, y debe precisarse claramente si los diferentes coeficientes parciales de seguridad están incluidos o excluidos (véase el apartado 3.7.2). Las cargas de diseño deben corresponder a las combinaciones de casos de cargas aplicados como se establece en el capítulo 4 (tabla 4.2.7), o en los respectivos NNA, o en las especificaciones de proyecto. 8.5 Diseño geotécnico 8.5.1 Generalidades. Este apartado da solamente un resumen de los principios generales, que son de aplicación cuando se diseñan cimentaciones de apoyos. Deben tenerse en cuenta los respectivos NNA, para las especificaciones sobre métodos de cálculos geotécnicos y las fórmulas a utilizar.

1) CPT del inglés: Cone Penetration Test. 2) SPT del inglés: Standard Penetration Test.

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8.5.2 Diseño geotécnico mediante cálculo 8.5.2.1 Fórmula general de cálculo. El modelo de cálculo debe describir el comportamiento del suelo para el estado límite considerado.

Si es posible, el modelo de cálculo debe validarse con las observaciones de campo de diseños anteriores, ensayos de los modelos o análisis más fiables. Las fórmulas utilizadas para determinar la resistencia de la cimentación son aquellas que se dan en el código de práctica apropiado, en el Eurocódigo ENV 1997-1-1, o en los NNA, o en la literatura al respecto, o en aquellos que han sido utilizados satisfactoriamente en la experiencia práctica. Conviene tener en cuenta, que los factores parciales de seguridad utilizados para la presión admisible del suelo, arranque, etc, pueden depender del método de análisis. Estos pueden indicarse en los NNA. Previamente a su uso, debe establecerse si el modelo de cálculo de la cimentación suministra valores de la resistencias medias o resistencias características de la cimentación. Si se aplica lo anterior, la resistencia característica debe determinarse mediante la apropiada conversión, si lo que se conoce es la resistencia media. La fórmula general de diseño tiene la forma siguiente: Ed ≤ Rk / γM = f {X1d, X2d, ...} donde Ed

es el valor de cálculo de la carga estructural;

Rk

es el valor característico de la resistencia de la cimentación;

γM

es el coeficiente parcial para la resistencia;

f {X1d, X2d, ...}

(véanse los apartados 3.7.2, 3.7.3 y 3.7.4).

8.5.2.2 Parámetros geotécnicos. Los parámetros geotécnicos a utilizar en el diseño, pueden deducirse directamente de los resultados de los sondeos del suelo o estimarse de acuerdo con el tipo de suelo encontrado.

El valor característico de un suelo o roca puede basarse en los resultados de laboratorio y ensayos de campo. Ellos se consideran generalmente como un estimación mínima de las condiciones propias del lugar. En presencia de capa freática debe considerarse la reducción de la resistencia de la cimentación, considerando el nivel más desfavorable de la capa. 8.5.2.3 Desplazamientos. Los valores para diseñar los desplazamientos admisibles dependen del tipo de cimentación y del tipo de apoyo. NOTA − Como guía, pueden adoptarse los límites de daños y fallos dados en el Informe Técnico CEI/TR 60826.

8.5.3 Diseño geotécnico mediante medidas establecidas. En situaciones donde los modelos de cálculo no están disponibles o son innecesarios, el diseño puede hacerse mediante el uso de medidas establecidas confirmadas por la experiencia. Estas incluyen diseños convencionales generalmente conservadores; también incluye atención a las especificaciones y control de materiales, mano de obra, y procedimientos de mantenimiento.

La cimentación de postes de madera autosoportados en suelos medios o buenos puede ser ejecutada de acuerdo a la regla siguiente: “Los postes de madera autosoportados deben empotrarse directamente en el suelo. La profundidad debe de ser al menos 1/7 de la altura del poste y no menor de 1,5 m. La excavación debe taparse con grava y piedras, cuidadosamente compactadas, para asegurar la rigidez lateral del empotramiento. Puede usarse el hormigón si no hay riesgo de agua estancada.”

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8.6 Ensayos de carga

Los ensayos de carga o ensayos sobre modelos experimentales forman un método válido para justificar el diseño de cimentaciones o para probar la resistencia de las cimentaciones individuales, bien sean definitivas o de ensayo. Se definen tres categorías de ensayos: ensayos de prueba, ensayos de diseño y ensayos de investigación. Cuando los ensayos de prueba se efectúen sobre las cimentaciones de la obra deben pasar satisfactoriamente el ensayo a un porcentaje de la carga de diseño tal que queden utilizables después del ensayo. Los ensayos de diseño o investigación se llevan a cabo sobre cimentaciones construidas especialmente y son llevadas hasta la rotura. Los ensayos de diseño están destinados a verificar aproximaciones de cálculo específicas o hipótesis sobre los parámetros geotécnicos. Establecido el objeto de esos ensayos, se da gran importancia a la precisión de la realización y de la instrumentación del ensayo. La evaluación debe realizarse de manera científica, verificando los factores siguientes: – condiciones de carga; – diferencia entre las condiciones del terreno para el ensayo y las condiciones reales; – duración del ensayo de carga; – efectos de escala, especialmente si se usan modelos reducidos; – efectos climáticos. Los detalles concernientes a la organización y preparación del ensayo, el procedimiento de ensayo y su evaluación se dan en la Norma EN 61773. 8.7 Diseño estructural

Los parámetros y métodos del diseño estructural deben generalmente estar de acuerdo con las normas europeas apropiadas y/o NNA. Los detalles del método propuesto de unión entre el apoyo y la cimentación, también deben estar de acuerdo con lo establecido en los NNA y/o en las especificaciones de proyecto. Conviene prestar una atención especial al diseño de las uniones anteriores, cuando la fatiga de los materiales tiene gran influencia. Las especificaciones para los materiales usados en la construcción de la cimentación, por ejemplo, hormigón y los materiales que lo componen, acero de armaduras, deben estar de acuerdo con los Eurocódigos ENV 1992-1-1 y ENV 1993-1-1 y/o los NNA. Para el acero de los pernos de anclaje, deben considerarse las recomendaciones dadas en el apartado 7.2. 8.8 Construcción e instalación

Las cimentaciones deben construirse o instalarse de acuerdo a los Eurocódigos ENV 1992-1-1 y ENV 1997-1-1 y/o NNA. Antes de comenzar la construcción, conviene trazarse un plan de acciones de contingencia que pueden adoptarse, si la excavación revela características del suelo o un comportamiento fuera de unos límites aceptables o admisibles. Debe asegurarse siempre una adecuada supervisión durante la construcción de la cimentación. Si se utiliza el relleno, su compactación debe realizarse cuidadosamente, para lograr unas características del suelo lo más cercanas posible a las del suelo de origen (véase el apartado 8.3).

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Debe registrarse un informe de la construcción. Pueden verse ejemplos de informes de instalaciones en la Norma EN 61773. Cuando sea necesario, debe establecerse en las especificaciones de proyecto cualquier restricción sobre las técnicas de construcción de cimentaciones y las tolerancias dimensionales asociadas. 9 CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA DE LÍNEAS AÉREAS CON O SIN CIRCUITOS DE TELECOMUNICACIONES 9.1 Introducción

Este capítulo da los requisitos para conductores y cables de tierra con o sin circuitos de telecomunicaciones, que están fijados a los apoyos de la línea aérea. Los conductores y cables de tierra deben diseñarse, seleccionarse y ensayarse para cumplir con los requisitos eléctricos, mecánicos y de telecomunicaciones que se definen en los parámetros de diseño de la línea. Debe considerarse la necesaria protección contra la fatiga debida a las vibraciones. La vida de servicio de estos cables puede estar sujeta a acuerdos entre proveedor y comprador. NOTA 1 − En los siguientes apartados el término “conductor” incluye también a los “cables de tierra” y donde sea apropiado a los conductores y cables de tierra con circuitos de telecomunicación. NOTA 2 − Esta norma no es de aplicación a cables cubiertos ni a los cables dieléctricos autosoportados (ADSS1)) de telecomunicaciones, ni a los cables autosoportados dieléctricos de fibra óptica (CADFO). De igual modo, no incluye cables de telecomunicación recubiertos de metal que no sean utilizados como cables de tierra.

9.2 Conductores de aluminio 9.2.1 Características y dimensiones. Los conductores deben fabricarse a partir de hilos redondos o con forma trapezoidal, de aluminio o aleación de aluminio y pueden contener, para reforzarlos, hilos de acero galvanizados o de acero recubiertos de aluminio. Los cables de tierra se diseñarán según las mismas normas que los conductores de fase.

Tanto los conductores homogéneos de hilos redondos, de aluminio homogéneo (AL1) y aleación de aluminio homogéneo (ALx), como los conductores compuestos (bimetálicos) de hilos redondos, conductores de aluminio o aleación de aluminio reforzados con alambres de acero galvanizado (AL1/STyz o ALx/STyz), conductores de aluminio o aleación de aluminio reforzado con alambres de acero recubiertos de aluminio (AL1/SAyz o ALx/SAyz) y conductores de aluminio reforzado con alambres de aleación de aluminio (AL1/ALx), deben diseñarse de acuerdo a la Norma EN 50182. Para conductores con sección transversal de aluminio superior a 50 mm2 se recomienda que el diámetro del hilo o alambre redondo de la capa exterior no sea menor de 2,33 mm. Las especificaciones del material para los alambres utilizado en estos conductores deben estar de acuerdo con las Normas EN 50183, EN 50189, EN 60889 y EN 61232 y la disposición del diseño debe especificarse en las especificaciones de proyecto o ser acordadas entre el comprador y el proveedor. NOTA 1 − Está en preparación la Norma CEI 62219, que trata de los hilos de aluminio y aleación de aluminio antes de su cableado. NOTA 2 − Para algunos proyectos los tipos de conductores o materiales no incluidos en las normas europeas (EN) existentes pueden emplearse en la construcción de líneas aéreas. En tales casos, y en ausencia de normas definitivas, las especificaciones de proyecto deben concretar todas las características requeridas junto con los métodos pertinentes de ensayo, haciendo referencia cuando sea apropiado a las normas europeas (EN).

Cuando sean utilizados materiales diferentes de aquellos que figuran en las normas de referencia, sus características y su conveniencia para cada aplicación individual deben verificarse como se especifica en esta norma o en las especificaciones de proyecto.

1) ADSS del inglés: All Dielectric Self Supporting.

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En el diseño de un conductor, incluyendo su construcción y las características de los materiales que lo componen, debe tenerse en cuenta el efecto de alargamiento permanente (estiramiento o "creep") sobre la flecha del mismo. NOTA 3 − Como guía sobre los métodos de cálculo del diseño, incluyendo una evaluación de la deformación permanente del conductor y otras características, pueden consultarse en las Normas CEI 61597 y EN 61395.

9.2.2 Requisitos eléctricos. La resistividad de los alambres de aluminio o de aleación de aluminio debe seleccionarse entre los valores que figuran en las Normas EN 50183 y EN 60889. La resistencia en corriente continua del conductor a 20 ºC debe calcularse de acuerdo a los principios de la Norma EN 50182.

Las resistencias eléctricas de la gama preferente de conductores con alambres circulares se dan en la Norma EN 50182. Para conductores con secciones de alambres diferentes, la resistencia del conductor debe calcularse utilizando la resistividad del alambre, la sección transversal y los parámetros del cableado del conductor. La intensidad admisible y la capacidad de cortocircuito, particularmente el efecto sobre la tensión mecánica, debe verificarse con los requisitos de las especificaciones de proyecto. También debe considerarse la predicción del nivel de perturbación radioeléctrica y el nivel de ruido audible de los conductores, para sistemas de alta tensión, con los requisitos de las especificaciones de proyecto (véanse los apartados 5.5.1 y 5.5.2). 9.2.3 Temperaturas de servicio del conductor y características de las grasas. La máxima temperatura de servicio de conductores de aluminio bajo diferentes condiciones operativas debe especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto. Estos NNA y/o especificaciones, darán algunos o todos los requisitos, bajo las condiciones siguientes:

– temperatura máxima de servicio bajo carga normal en la línea; – temperatura máxima de corta duración para momentos especificados, bajo diferente(s) carga(s) en la línea, superiores al nivel normal; – temperatura máxima debida a una falta especificada de la red eléctrica. NOTA 1 − El uso de ciertas aleaciones especiales permite, generalmente, el uso de temperaturas de servicio superiores. NOTA 2 − La información sobre el cálculo del incremento de temperatura, debido a las corrientes de cortocircuito, se da en la Norma EN 60865-1. Alternativamente y con las precauciones adecuadas, el incremento real de temperatura debido a las corrientes de cortocircuito, puede determinarse mediante un ensayo.

Las especificaciones de proyecto, deben indicar las características de la grasa del conductor, para permitir la máxima temperatura del mismo durante el servicio normal y durante sobretensiones de corta duración siguientes a faltas de la red eléctrica. NOTA 3 − Hay grasas que contienen aditivos de jabones y grasas libres de jabones. Estos dos tipos de grasas poseen diferentes prestaciones, las más importantes de las cuales son el punto de separación del aceite y el punto de goteo. En el caso de grasas libres de jabón el punto de goteo puede no exceder de 100 ºC. NOTA 4 − Se da información más ampliada concerniente a las grasas y sus aplicaciones en la Norma EN 50326.

9.2.4 Requisitos mecánicos. La carga de rotura de conductores de aluminio, calculada de acuerdo con la Norma EN 50182, debe ser suficiente para cumplir con los requisitos de carga determinados en el capítulo 4, junto con los factores parciales para conductores dados en el apartado 9.6.2.

Cuando se considere necesario, la tensión máxima admisible en el conductor, debe especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto. 9.2.5 Protección contra la corrosión. El proyectista o comprador y el proveedor deben acordar los requisitos para la protección de los conductores contra la corrosión, que pueden incluir grasas y/o recubrimiento de zinc o revestimiento de aluminio en los hilos de acero.

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Las grasas, cuando se utilicen, deben cumplir los requisitos de la Norma EN 50326. Las especificaciones de proyecto deben indicar el tipo y la cantidad requerida de grasa, a ser aplicada durante el cableado del conductor. Normalmente deben seleccionarse entre los casos definidos en el anexo C de la Norma EN 50182. Para tensiones que excedan de 100 kV, la grasa no debe aplicarse sobre los hilos de la capa exterior del conductor. Las propiedades de la grasa no deben permitir su migración a la superficie del conductor durante su vida de servicio. Los requisitos para el recubrimiento o el revestimiento de los hilos de acero con zinc o aluminio, deben indicarse en las especificaciones de proyecto, con referencia a las Normas EN 50189 o EN 61232, cuando sea aplicable. 9.2.6 Requisitos de ensayo. Los requisitos de ensayo para conductores de aluminio están especificados en la Norma EN 50182. NOTA − Las especificaciones de proyecto pueden también indicar requisitos para un ensayo de deformación permanente (estiramiento o "creep")del conductor, o el ensayo del módulo de elasticidad.

9.3 Conductores de acero 9.3.1 Características y dimensiones. La información pertinente para los métodos de construcción se da en la Norma EN 50182. Las especificaciones del material se dan en la Norma EN 50189 para los hilos de acero galvanizado y en la Norma EN 61232 para los hilos de acero recubiertos de aluminio. NOTA − Véanse también las notas del apartado 9.2.1.

9.3.2 Requisitos eléctricos. La resistividad de los hilos de acero galvanizados se da, a efectos de cálculo, en la Norma EN 50189 y en la Norma EN 61232 para los hilos de acero revestidos de aluminio. La resistencia del conductor en corriente continua a 20 ºC debe calcularse de acuerdo con los principios de la Norma EN 50182. NOTA − Véase también el apartado 9.2.2 en lo concerniente a la intensidad admisible, los efectos de cortocircuito y nivel de perturbaciones radioeléctricas, cuando sean considerados para el diseño del conductor.

9.3.3 Temperaturas de servicio del conductor y características de las grasas. La temperatura máxima de servicio de conductores de acero, bajo diferentes condiciones de funcionamiento, debe ser especificada en los NNA o en las especificaciones de proyecto. Estos NNA y/o especificaciones, deben dar algunos o todos los requisitos, bajo las condiciones siguientes:

– temperatura máxima de servicio bajo carga normal de la línea; – temperatura máxima de corta duración, para momentos especificados, bajo diferente(s) carga(s) en la línea, superiores al nivel normal; – temperatura máxima debida a una falta especificada de la red eléctrica. Las especificaciones de proyecto deben indicar las características de la grasa del conductor, teniendo en cuenta las temperaturas de servicio. NOTA − Véanse también las notas del apartado 9.2.3.

9.3.4 Requisitos mecánicos. La carga de rotura de los conductores de acero, calculada de acuerdo con los principios dados en la Norma EN 50182, o en las normas nacionales correspondientes, deben ser suficiente para cumplir con los requisitos de carga determinados en el capítulo 4, junto con los factores parciales para conductores dados en el apartado 9.6.2.

Cuando se considere necesario, la tensión máxima admisible en el conductor, debe especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto.

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9.3.5 Protección contra la corrosión. El proyectista o comprador y el proveedor deben acordar los requisitos para la protección contra la corrosión de conductores de acero, que pueden incluir grasa y/o recubrimiento de zinc o revestimiento de aluminio. Los requisitos para recubrimiento o revestimiento de hilos de acero con zinc o aluminio, deben concretarse en las especificaciones de proyecto mediante referencia a las Normas EN 50189 o EN 61232 según sea aplicable, por la naturaleza del revestimiento.

La grasa, cuando se use, debe cumplir los requisitos de la Norma EN 50326. Las especificaciones de proyecto deben indicar el tipo y la cantidad de grasa requerida, a ser aplicada durante el cableado del conductor. Normalmente deben seleccionarse entre los casos definidos en el anexo C de la Norma EN 50182. Para tensiones de más de 100 kV la grasa no debe aplicarse sobre los hilos de la capa exterior del cable. Las propiedades de la grasa no deben permitir su migración a la superficie del conductor durante su vida de servicio. 9.3.6 Requisitos de ensayo. Los conductores de acero deben ensayarse de acuerdo a los requisitos correspondientes de las Normas EN 50182, EN 50189 y EN 61232. 9.4 Conductores de cobre

Los conductores son generalmente construidos a partir de hilos redondos de cobre o aleación de cobre, de acuerdo a las correspondientes normas nacionales, en ausencia de alguna norma internacional existente. Cuando sea apropiado, los requisitos deben indicarse en las especificaciones de proyecto. 9.5 Conductores (OPCON) y cables de tierra (OPGW) que contienen circuitos de telecomunicaciones de fibra óptica 9.5.1 Características y dimensiones. Las características del diseño de los OPCON y OPGW con fibras ópticas de telecomunicación, deben especificarse en las especificaciones de proyecto. NOTA 1 − Las características físicas, mecánicas y eléctricas y los métodos de ensayo para el OPGW se dan en la Norma CEI 60794-4-1. NOTA 2 − Todos los aspectos de los OPCON y OPGW están siendo estudiados actualmente por un Grupo de Trabajo Mixto “Cables ópticos a ser usados en líneas eléctricas aéreas”del TC 7 y del TC 86 de CENELEC. Ha sido publicada la Norma EN 187200 “Cables ópticos que forman parte de las líneas eléctricas aéreas”. Hasta que se publiquen más normas al respecto, debe hacerse referencia a las Normas EN 60794-1-1 y EN 60794-1-2 para cables ópticos y a la Norma EN 50182 para requisitos del conductor.

9.5.2 Requisitos eléctricos. La resistencia en corriente continua a 20 ºC de un OPCON o OPGW, debe calcularse utilizando la resistividad del aluminio individual, aleación de aluminio, acero galvanizado o hilos de acero revestidos de aluminio, junto con las constantes de cableado y la resistividad de otros componentes de aluminio del conductor, de acuerdo a los requisitos de la Norma CEI 60794-4-1 y/o los principios de la Norma EN 50182.

Debe hacerse referencia en las especificaciones de proyecto a la capacidad de transporte o intensidad admisible y a las condiciones de cortocircuito, y, si es apropiado, al nivel de perturbaciones radioeléctricas.. 9.5.3 Temperatura de servicio del conductor. Las temperaturas máximas de servicio de los OPCON y OPGW, deben especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto. Estos NNA y/o especificaciones deben dar la temperatura máxima continua y la temperatura máxima de corta duración para tiempos especificados. NOTA − Véanse también las notas 1 y 2 del apartado 9.2.3.

9.5.4 Requisitos mecánicos. La carga de rotura de los OPCON y OPGW, calculada de acuerdo con las especificaciones de proyecto, debe ser suficiente para cumplir con los requisitos de carga mecánica determinados en el capítulo 4, junto con los factores parciales para conductores dados en el apartado 9.6.2.

Cuando se considere necesario, la tensión máxima admisible en el conductor, debe especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto.

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9.5.5 Protección contra la corrosión. La especificación de proyecto debe especificar, o el proyectista y/o comprador acordar con el proveedor, los requisitos para la protección contra la corrosión de los OPCON, que puede realizarse usando hilos de acero galvanizado o acero recubiertos de aluminio y en ambos casos con grasa o sin ella. 9.5.6 Requisitos de ensayo. Los requisitos de ensayo para los OPCON y OPGW, deben ser los especificados en la Norma EN 60794-1-2 y en las especificaciones de proyecto. 9.6 Requisitos generales 9.6.1 Prevención de daños. La especificación de proyecto, debe indicar los requisitos de embalaje y marcado, para la entrega del cable conductor, de acuerdo con la Norma EN 50182. El fabricante también debe especificar, el diámetro mínimo a ser usado, para los equipos de tendido y regulado del cable conductor (por ejemplo, tambores de la máquina de tracción y de freno, poleas, etc.) y todos los procedimientos de tendido y precauciones requeridas, para proteger al cable conductor de daños y aflojamientos (formación de jaulas).

El proyectista o comprador debe también asegurarse de que los requisitos para los accesorios del conductor, por ejemplo su selección, posición e instalación, estén correctamente especificados para evitar los daños o formación de jaulas en los conductores. 9.6.2 Factor parcial para conductores. El factor parcial aplicado a la carga de rotura para todos los tipos de conductores, cuando la "aproximación general" o la "aproximación empírica" (véase el capítulo 3) sean utilizadas, debe tener un valor mínimo de: γM = 1,25

Puede especificarse un valor diferente del factor parcial en los NNA. 9.7 Informes de ensayo y certificados

Los resultados de los ensayos de tipo, deben redactarse en forma de certificados, emitidos por el proveedor o una organización cualificada. Estos serán válidos sin límite de tiempo, mientras no haya cambios en los materiales, construcción, método de fabricación o fabricante del conductor. Los resultados de los ensayos de muestreo, deben redactarse en forma de certificados emitidos por el proveedor para cada lote suministrado. 9.8 Selección, entrega e instalación de conductores

La información relativa a la selección, entrega e instalación de conductores se da en el anexo N de esta norma. 10 AISLADORES 10.1 Generalidades

Los aisladores comprenden cadenas de unidades de aisladores del tipo de caperuza y vástago o de larga línea de fuga tipo bastón (o ”long rod”), y aisladores rígidos de peana (de columna) (o line-post). Pueden fabricarse usando materiales cerámicos (porcelana), vidrio o "composite". Se pueden utilizar combinaciones de estos aisladores sobre algunas líneas aéreas. NOTA − Todos estos tipos de aisladores se encuentran en normas europeas EN o internacionales CEI excepto los aisladores rígidos de peana de composite, que están siendo estudiados por el subcomité SC 36B de CEI.

Los aisladores deben diseñarse, seleccionarse y ensayarse para que cumplan los requisitos eléctricos y mecánicos determinados en los parámetros de diseño de las líneas aéreas. La vida útil puede estar sujeta a acuerdos entre proveedor y comprador.

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Los aisladores deben resistir la influencia de todas las condiciones climáticas incluyendo las radiaciones solares. Deben resistir la contaminación atmosférica y ser capaces de funcionar satisfactoriamente cuando estén sujetos a las condiciones de contaminación indicadas en las especificaciones de proyecto. Los aisladores deben diseñarse para facilitar su mantenimiento normal incluyendo, cuando se especifique, el mantenimiento con la línea en tensión. 10.2 Requisitos eléctricos normalizados El diseño de aisladores debe ser tal que se respeten las tensiones soportadas requeridas (véase el apartado 5.3). Se resumen estos requisitos en la tabla 10.2. Tabla 10.2 Requisitos eléctricos normalizados Nivel de tensión

45 kV 245 kV

Cadenas de aisladores

Cadenas de aisladores

Caperuza y vástago

Bastón

Compuestos

Rígidos de peana (Columna)

Caperuza y vástago

Bastón

Compuestos

(a)

(a)

(b)

(a)

(a)

(a)

(b)

Tensión soportada a frecuencia industrial bajo lluvia

X

X

X

X

–

–

–

Tensión soportada a impulsos tipo rayo en seco

X

X

X

X

X

X

X

Tensión soportada a impulsos tipo maniobra bajo lluvia

–

–

–

–

X

X

X

Tensión soportada a la perforación (sobre un elemento)

X

–

–

X (c)

X

–

–

Tipo de aislador

(a) Ensayos a efectuar según las Normas EN 60383-1 y EN 60383-2. (b) Ensayos a efectuar según la Norma CEI 61109 (aplicable solamente a unidades de aisladores). (c) Para aquellos aisladores rígidos de peana (de columna) que no son resistentes a la perforación.

10.3 Requisitos para las perturbaciones radioeléctricas y la tensión de extinción del efecto corona Todos los tipos de aisladores para líneas aéreas deben producir, bajo condiciones de ensayo, niveles de perturbaciones radioeléctricas compatibles con el nivel total especificado para la instalación. La tensión de extinción del efecto corona visible debe especificarse, cuando sea aplicable. Más información sobre el efecto corona, incluyendo perturbaciones radioeléctricas se dan en el apartado 5.5. Cuando se soliciten los ensayos de tipo, normalmente son ejecutados sobre cadenas completas de aisladores o sobre aisladores de columna. El comprador debe especificar la tensión aplicada y el nivel máximo de tensión de perturbación radioeléctrica correspondiente y, si se requiere, la tensión mínima de extinción del efecto corona visible. Los ensayos deben llevarse a cabo de acuerdo a la Norma EN 60437. Cuando se soliciten ensayos de tipo o ensayos por muestreo, en unidades de cadenas de aisladores, deben efectuarse de acuerdo a la Norma EN 60437.

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10.4

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Requisitos para el comportamiento bajo contaminación

Cuando según las especificaciones de proyecto sea necesario, los aisladores deben cumplir con los requisitos especificados para su comportamiento bajo contaminación. La Norma CEI 60815 da una guía sobre el diseño y selección de aisladores de cerámica y de vidrio, para su uso en condiciones de contaminación. En el caso de aisladores de material cerámico o vidrio, el comprador deber especificar los requisitos de comportamiento bajo contaminación, tanto para cadenas de aisladores como para aisladores rígidos de peana (de columna), de acuerdo con uno de los procedimientos descritos en la EN 60507 o alternativamente, debe especificar la línea de fuga mínima, total y protegida. La línea de fuga protegida, cuando se requiera, debe especificarse y medirse según un ángulo de 90° respecto al eje del aislador. NOTA − En el TC 36 de CEI y en el TC 33.04 de CIGRE se está estudiando actualmente, un ensayo del comportamiento de los aisladores de composite, bajo condiciones de contaminación.

10.5 Requisitos para los arcos de potencia

Cuando se requiera por las especificaciones de proyecto, las cadenas de aisladores y los aisladores rígidos de peana (de columna), de todos los tipos, deben cumplir con los requisitos especificados de los arcos de potencia. El comprador debe establecer si se requiere un ensayo de arco de potencia. La información sobre ensayos de arcos de potencia se da en la Norma CEI 61467. Comprador y proveedor deben acordar el procedimiento adecuado para el ensayo. 10.6 Requisitos para el ruido audible

Cuando se requiera por las especificaciones de proyecto, todos los tipos de aisladores de líneas aéreas deben diseñarse de forma tal, que cumplan los requisitos de ruido audible especificados para la instalación. Se da información más ampliada concerniente al ruido audible debido al efecto corona en el apartado 5.5.2. 10.7 Requisitos mecánicos

Los aisladores deben cumplir con los requisitos mecánicos especificados para su diseño. El factor parcial para todos los tipos de aisladores debe tener un valor mínimo, cuando se adopte el método de la aproximación empírica (véase el capítulo 3), de: γM = 2,0

Puede indicarse un valor mayor del factor parcial en las especificaciones de proyecto. Cuando se utilice la aproximación general, los demás valores, incluyendo valores menores, pueden especificarse en los NNA. El factor parcial debe aplicarse a las cargas de fallo mecánicas o electromecánicas de acuerdo con las Normas EN 60383-1 o CEI 61109. El criterio de aceptación aplicable debe utilizarse para los ensayos de tipo y ensayos por muestreo. 10.8 Requisitos de durabilidad 10.8.1 Requisitos generales para la durabilidad de los aisladores. La durabilidad de un aislador está influenciada por el diseño, la elección de los materiales y los procedimientos de fabricación. Todos los materiales usados en la construcción de aisladores para líneas aéreas, deben ser inherentemente resistentes a la corrosión atmosférica, que puede afectar a su funcionamiento.

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Puede obtenerse un indicador, de la durabilidad de las cadenas de aisladores de material cerámico o vidrio, a partir de los ensayos termomecánicos especificados en la Norma EN 60383-1. En casos especiales, puede ser necesario considerar las características de fatiga, mediante los ensayos apropiados especificados en las especificaciones de proyecto o acordados entre comprador y proveedor. NOTA − La información completa relativa al ensayo termomecánico se da en el Informe Técnico CEI/TR 60575.

10.8.2 Protección contra el vandalismo. Pueden ser necesarias precauciones especiales para combatir los efectos del vandalismo. Cuando se indique en las especificaciones de proyecto, el proveedor debe ofrecer métodos para mejorar el funcionamiento y satisfacer los requisitos aplicables. NOTA − La información relativa a ensayos de impacto sobre cadenas de aisladores de tipo caperuza y vástago se da en las Normas “ANSI C29.1: Norma Nacional Americana para aisladores eléctricos. Métodos de ensayo” y “ANSI C29.2: Norma Nacional Americana para aisladores eléctricos. Proceso en húmedo para porcelana y vidrio templado. Tipo suspensión”.

10.8.3 Protección de materiales férreos. Todos los materiales férreos, distintos del acero inoxidable, usados en aisladores de líneas aéreas deben ser protegidos contra la corrosión debida a las condiciones atmosféricas. La forma habitual de protección debe ser un galvanizado en caliente, que debe cumplir los requisitos de ensayo indicados en la Norma EN 60383-1.

Para instalaciones en condiciones especialmente severas, puede indicarse un aumento del espesor de zinc en las especificaciones de proyecto, u otros métodos acordados entre comprador y proveedor. En esos casos, los métodos de ensayo para demostrar el aumento de la resistencia a la corrosión también deben acordarse. NOTA − Puede hacerse referencia a la Norma EN ISO 1461.

10.8.4 Protección adicional contra la corrosión. Cuando se indique en las especificaciones de proyecto o el proveedor lo recomiende y acuerde con el comprador, los vástagos de los aisladores de caperuza y vástago deben ser convenientemente equipados con un manguito de zinc, para una mayor protección contra la corrosión. El comprador y el proveedor deben ponerse de acuerdo sobre las características de este manguito, que debe definir detalles de la cantidad, forma, pureza del zinc y el grado de adherencia. NOTA − Los métodos de ensayo apropiados se dan en la Norma EN 61325.

10.9 Elección y especificación del material

Los materiales usados en la fabricación de aisladores de líneas aéreas, deben elegirse teniendo en cuenta los correspondientes requisitos eléctricos, mecánicos y de durabilidad. El fabricante debe asegurar que las especificaciones y control de calidad de los materiales, son suficientes para asegurar el mantenimiento continuo de las características especificadas y de las prestaciones exigidas. Los dispositivos de cierre y bloqueo utilizados en el ensamblaje de aisladores deben cumplir con los requisitos de la Norma CEI 60372. NOTA − Al elegir el grado de maleabilidad del hierro fundido, incluyendo hierro grafitico esferoidal, deberían considerarse las necesidades de resistencia y ductilidad y, si es necesario las prestaciones y comportamiento a baja temperatura y requisitos de galvanizado en caliente.

10.10

Características y dimensiones de los aisladores

Las características y dimensiones de los aisladores utilizados para la construcción de líneas aéreas, deben cumplir siempre que sea posible, con los requisitos dimensionales de las normas EN y CEI siguientes: – elementos de cadenas de aisladores

EN 60305 y EN 60433;

– aisladores rígidos de peana (de columna)

CEI 60720;

– aisladores de compuestos

EN 61466-1 y EN 61466-2.

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NOTA 1 − El cumplimiento con las normas arriba indicadas también requiere el cumplimiento del Documento de Armonización HD 474 y de las Normas CEI 60372 y CEI 60471. NOTA 2 − Los tipos de aisladores aprobados, con características dimensionales diferentes de las especificadas por las normas arriba indicadas, pueden ser incluidos en las especificaciones de proyecto. Las características, que no sean dimensionales y los ensayos, deben cumplir con las normas correspondientes.

10.11 Requisitos para los ensayos de tipo 10.11.1 Ensayos de tipo normalizados. Cuando se requieran, los ensayos de tipo sobre aisladores de cerámica o de vidrio, tanto para los individuales de una cadena como para los de columna, deben efectuarse de acuerdo con la Norma EN 60383-1. A menos que se indique otra cosa en las especificaciones de proyecto o se acuerde entre proveedor y comprador, los criterios de aceptación para las características eléctricas, mecánicas y otras, deben ser como los dados en la Norma EN 60383-1.

Los ensayos de diseño y ensayos de tipo en aisladores compuestos, deben realizarse de acuerdo con la Norma CEI 61109. A menos que se indique otra cosa en las especificaciones de proyecto o se acuerde entre proveedor y comprador. Los criterios de aceptación para todas las características deben ser como los dados en la Norma CEI 61109. Los ensayos de tipo sobre las cadenas de aisladores equipadas o no con sus herrajes, deben efectuarse de acuerdo con la Norma EN 60383-2. Los criterios de aceptación deben ser como los dados en la Norma EN 60383-2. 10.11.2 Ensayos de tipo opcionales. Cuando se indique en las especificaciones de proyecto o se acuerde entre comprador y proveedor, se pueden llevar a cabo otros ensayos de tipo. Existen normas apropiadas para:

– ensayos de perturbaciones radioeléctricas

EN 60437, CISPR 16-2 y CISPR 18-2;

– ensayos de contaminación

EN 60507;

– ensayos de arco de potencia

CEI 61467;

– ensayos de impulso de tensión de perforación

CEI 61211;

– ensayos del manguito de zinc

EN 61325;

– ensayos de resistencia residual

CEI 60797.

Los requisitos de comportamiento deben indicarse en las especificaciones de proyecto o acordados entre comprador y proveedor, antes del comienzo de cada ensayo. Si otros ensayos de tipo, que no estén incluidos en las normas existentes nacionales o internacionales, son requeridos por el comprador, los detalles de los procedimientos de ensayo y los criterios de aceptación, deben indicarse en las especificaciones de proyecto o acordarse con el proveedor a la hora de hacer el pedido. 10.12 Requisitos de ensayos por muestreo

Los ensayos por muestreo especificados, deben realizarse sobre muestras tomadas aleatoriamente, de cada lote de aisladores preparado para la entrega. Los ensayos deben estar de acuerdo con la normas correspondiente para: – elementos de cadenas de aisladores y aisladores de columna, ambos de material cerámico o de vidrio – EN 60383-1, – aisladores compuestos – CEI 61109. A menos que se indique otra cosa en las especificaciones de proyecto o se acuerde entre comprador y proveedor, en el momento de hacer el pedido, los criterios de aceptación para todas las características deben ser como se indica en las Normas EN 60383-1 o CEI 61109 según el caso.

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Cuando se indique en las especificaciones de proyecto o se acuerde entre comprador y proveedor, pueden realizarse otros ensayos por muestreo. Ejemplos de estos ensayos son: – ensayos de perturbaciones radioeléctricas sobre unidades de cadenas simples de aisladores de tipo caperuza y vástago – EN 60437; – ensayos de manguitos de zinc a colocar sobre el vástago, donde sea aplicable, para aisladores de caperuza y vástago – EN 61325. 10.13 Requisitos para los ensayos individuales

Los ensayos individuales especificados en la normas aplicable, deben realizarse por el proveedor, sobre cada unidad de un lote preparado para su entrega. Los ensayos deben estar de acuerdo con la norma aplicable: – elementos de cadenas de aisladores y aisladores de columna, ambos de cerámica o de vidrio – EN 60383-1; – aisladores compuestos – CEI 61109. Si las condiciones del servicio requieren algún ensayo individual alternativo, los detalles deben indicarse en las especificaciones de proyecto o acordarse entre comprador y proveedor en el momento de hacer el pedido. 10.14 Resumen de los requisitos de ensayo

Los requisitos de ensayo de tipo, por muestreo e individuales sobre aisladores de material cerámico o de vidrio, están resumidos en el anexo P. El anexo P no incluye aisladores compuestos. Los ensayos aplicables a estos últimos están completamente detallados en la Norma CEI 61109. 10.15 Informes de ensayo y certificados

Los resultados de todos los ensayos de tipo deben consignarse en forma de certificados, emitidos por el proveedor o una organización cualificada. Estos deben validarse en las condiciones y para los periodos especificados en las Normas EN 60383-1, EN 60383-2 o CEI 61109 según el caso. Los resultados de ensayos por muestreo, deben figurar en forma de certificados, emitidos por el proveedor para cada lote entregado. El proveedor debe certificar, que todas unidades de cada lote entregado, han pasado satisfactoriamente los ensayos individuales especificados. El comprador debe indicar cualquier otro requisito para la certificación en las especificaciones de proyecto. 10.16 Selección, entrega e instalación de aisladores

La información relativa a la selección, entrega e instalación de aisladores se da en el anexo Q de esta norma. 11 EQUIPAMIENTO DE LAS LÍNEAS − HERRAJES Y ACCESORIOS DE LAS LÍNEAS AÉREAS 11.1 Generalidades

Los herrajes y accesorios de las líneas aéreas deben diseñarse, fabricarse e instalarse de forma tal, que cumpla todos los requisitos de operación, mantenimiento e impacto medioambiental, como se determina en los parámetros de diseño de la línea, sobre la base de la información contenida en otras partes de esta norma. El diseño de las piezas puede estar sujeto a acuerdos entre proveedor y comprador.

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Los herrajes de las líneas aéreas deben ensayarse de acuerdo a los requisitos de las Normas EN 61284, EN 61854 y/o EN 61897. Cualquier otra alternativa o parámetro adicional se definirá en las especificaciones de proyecto. 11.2 Requisitos eléctricos 11.2.1 Requisitos aplicables a todos los herrajes y accesorios. El diseño de todos los herrajes debe ser tal que sean compatibles con los requisitos eléctricos especificados para la línea aérea (véase el apartado 5.3). Los anillos de repartición de potencial o dispositivos similares, deben ser utilizados donde sea necesario, para reducir la intensidad del campo eléctrico en los extremos bajo tensión de las cadenas de aisladores, incluyendo las terminaciones metálicas comprimidas de aisladores de composite. 11.2.2 Requisitos aplicables a los herrajes que llevan corriente. Los herrajes y accesorios de los conductores, destinados a transportar la corriente de operación del conductor, no deben, cuando estén sometidos a la corriente máxima autorizada en régimen permanente o a las corrientes de cortocircuito, manifestar aumentos de temperatura mayores que las del conductor asociado. De la misma forma, la caída de tensión en los extremos de los herrajes que transportan corriente, no debe ser superior a la caída de tensión en los extremos de una longitud equivalente de conductor.

Los métodos de ensayo y criterios de aceptación deben estar de acuerdo con la Norma EN 61284. 11.3 Nivel de perturbaciones radioeléctricas y tensión de extinción del efecto corona

Los herrajes y accesorios para líneas aéreas, incluyendo separadores y amortiguadores de vibraciones, deben ser diseñados de forma tal que, bajo condiciones de ensayo, los niveles de perturbaciones radioeléctricas sean coherentes con el nivel total especificado para la instalación. La tensión de extinción del efecto corona visible, cuando sea aplicable, debe indicarse en las especificaciones de proyecto. Se da información más amplia sobre el efecto corona, y las perturbaciones radioeléctricas en el apartado 5.5, y el método de ensayo está especificado en la Norma EN 61284. 11.4 Características magnéticas

La elección de materiales y/o el diseño de herrajes y accesorios, a instalar unidos al conductor, debe ser tal, cuando sea aplicable, que las pérdidas magnéticas sean aceptablemente bajas. El método de ensayo y los criterios de aceptación deben, a menos que se especifique otra cosa en las especificaciones de proyecto, estar de acuerdo con la Norma EN 61284. 11.5 Requisitos para la corriente de cortocircuito y los arcos de potencia

Los herrajes y accesorios deben, cuando se requiera, cumplir con los requisitos de corriente de cortocircuito o de arco de potencia especificados. En particular, los herrajes de las cadenas de aisladores deben ser tales que, si se requiere un ensayo de corriente de cortocircuito o de arco de potencia, conserven al final del ensayo, por lo menos el 80% de su carga de rotura mecánica especificado, a menos que se indique otra cosa en las especificaciones de proyecto. Los descargadores deben ser capaces de soportar la corriente de falta prevista y durante un periodo de falta predefinido, sin efectos desfavorables sobre los aspectos de seguridad del mantenimiento de la línea aérea. Los ensayos de arco de potencia sobre los herrajes deben efectuarse conjuntamente con los aisladores (véase el apartado 10.5); pero cuando se acuerde entre comprador y proveedor, pueden llevarse a cabo ensayos de corriente de cortocircuito solamente sobre los herrajes ensamblados sin los aisladores. 11.6 Requisitos mecánicos

El diseño de los herrajes y accesorios de una línea aérea debe ser tal, que satisfagan los requisitos mecánicos del diseño especificados. El factor parcial aplicado a la carga de rotura mínima especificada, tal como se define en la Norma EN 61284 para todos los tipos de herrajes y accesorios de líneas, debe tener un valor mínimo de:

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γM = 1,9

cuando el método de "aproximación empírica" de las cargas, se use para las acciones. Cuando se use el método de "aproximación general" de las cargas, el factor parcial aplicado a la carga de rotura mínima especificada, debe tener un valor mínimo de: γM = 1,6

Un valor mayor del factor parcial puede definirse en las especificaciones de proyecto. Todos los herrajes que puedan someterse al peso de una persona, deben resistir una carga característica concentrada de 1,5 kN. 11.7 Requisitos de durabilidad

Todos los materiales utilizados en la construcción de herrajes y accesorios de líneas aéreas, deben ser inherentemente resistentes a la corrosión atmosférica, la cual puede afectar a su funcionamiento. La elección de materiales y/o el diseño de herrajes y accesorios debe ser tal, que la corrosión galvánica de herrajes o conductores sea mínima. Todos los materiales férreos, que no sean de acero inoxidable, utilizados en la construcción de herrajes, deben protegerse contra la corrosión atmosférica mediante galvanizado en caliente u otros métodos indicados en las especificaciones de proyecto o acordados entre comprador y proveedor. NOTA − Puede hacerse referencia a la Norma EN ISO 1461.

Los herrajes y accesorios sujetos a articulaciones o desgaste deben diseñarse y fabricarse, incluyendo la selección del material, para asegurar las máximas propiedades de resistencia al rozamiento y al desgaste. 11.8 Selección y especificación del material

Los materiales utilizados en la fabricación de herrajes y accesorios de líneas aéreas, deben seleccionarse teniendo en cuenta sus características principales. El fabricante debe asegurarse de que las especificaciones y control de calidad de los materiales, sean suficientes para asegurar la continuidad de las características especificadas y la obtención de los resultados previstos en cuanto a su funcionamiento. Los dispositivos de cierre y bloqueo utilizados en el montaje de herrajes con uniones tipo rótula deben cumplir con los requisitos de la Norma CEI 60372. NOTA − Cuando se elijan metales o aleaciones para herrajes de líneas, debe considerarse el posible efecto de bajas temperaturas, cuando proceda. Cuando se elijan materiales no metálicos debe considerarse su posible reacción a temperaturas extremas, radiación UV, ozono y contaminación atmosférica.

11.9 Características y dimensiones de los herrajes

Las características mecánicas de los herrajes de las cadenas de aisladores, deben cumplir con los requisitos de resistencia mecánica, dados en las Normas EN 60305 y EN 60433 o EN 61466-1. Las dimensiones de acoplamiento de los herrajes a los aisladores deben cumplir con el Documento de Armonización HD 474 o la Norma CEI 60471.

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11.10 Requisitos para los ensayos de tipo 11.10.1 Ensayos de tipo normalizados. Cuando se requieran ensayos de tipo sobre herrajes de líneas aéreas, deben realizarse de acuerdo con los requisitos de las Normas EN 61284, EN 61854 y/o EN 61897. A menos que se especifique otra cosa por el comprador o proyectista en las especificaciones de proyecto, los criterios de aceptación para las características mecánicas y de otro tipo deben ser las dadas en estas normas. 11.10.2 Ensayos de tipo opcionales. Cuando se indique en las especificaciones de proyecto o por acuerdo entre comprador y proveedor, los ensayos pueden efectuarse para confirmar el funcionamiento de los herrajes de las cadenas de aisladores bajo condiciones de arco de potencia. La información relativa a tales ensayos se da en la Norma CEI 61467. 11.11 Requisitos para los ensayos por muestreo

Los ensayos por muestreo especificados, deben realizarse sobre muestras tomadas aleatoriamente, de cada lote de herrajes preparados para entregar. Los ensayos deben realizarse de acuerdo a los requisitos de las Normas EN 61284, EN 61854 y/o EN 61897. A menos que se indique otra cosa en las especificaciones de proyecto o por acuerdo entre comprador y proveedor en el momento de hacer el pedido, los criterios de aceptación para todas las características deben ser los que se indican en estas normas. 11.12 Requisitos para los ensayos individuales

Los ensayos individuales, como se especifica en las normas correspondientes, deben ser realizados por el proveedor, sobre cada herraje de cada lote preparado para su entrega. Los ensayos deben estar de acuerdo con los requisitos de las Normas EN 61284, EN 61854 y/o EN 61897. NOTA − Las Normas EN 61284, EN 61854 y EN 61897 incluyen ejemplos de ensayos no destructivos. La elección y aplicación de estos ensayos, debe acordarse entre fabricante y comprador e incluirse en las especificaciones de proyecto.

11.13 Informes de ensayos y certificados

Los resultados de todos los ensayos de tipo, deben presentarse en forma de certificados emitidos por el proveedor o un organismo cualificado. Estos deben validarse, sin límite de tiempo previsto, bajo garantía de que no haya cambios en el diseño o los materiales del herraje. Los resultados de los ensayos por muestreo, deben presentarse en forma de certificados emitidos por el proveedor para cada lote entregado. El proveedor debe certificar que todos los herrajes de cada lote entregado, han pasado los ensayos individuales especificados. 11.14 Selección, entrega y montaje de herrajes y accesorios

La información relativa a la selección, entrega y montaje de herrajes y accesorios se da en el anexo R de esta norma. 12 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD, CONTROLES Y RECEPCIÓN 12.1 Aseguramiento de la calidad

Durante el diseño, la fabricación y la construcción, las disposiciones de aseguramiento de la calidad, deben estar de acuerdo con los requisitos de las Normas EN 9001, EN 9002 y EN 9003, según sea apropiado para cada caso. Los sistemas y procedimientos, que el proyectista y/o contratista de la instalación utilizarán, para garantizar que los trabajos del proyecto cumplan con los requisitos del mismo, deben definirse en el plan de calidad del proyectista y/o del contratista de la instalación para los trabajos del proyecto.

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Cada plan de calidad debe presentar las actividades en una secuencia lógica, teniendo tener en cuenta lo siguiente: – una descripción del trabajo propuesto y del orden del programa; – la estructura de la organización para el contrato, así como la oficina principal y cualquier otro centro responsables de una parte del trabajo; – las obligaciones y responsabilidades asignadas al personal de control de calidad del trabajo; – puntos de control de la ejecución y notificación; -

presentación de los documentos de ingeniería requeridos por las especificaciones de proyecto;

– la inspección de los materiales y sus componentes a su recepción; – la referencia a los procedimientos de aseguramiento de la calidad para cada actividad; – inspección durante la fabricación / construcción; – inspección final y ensayos. El plan de garantía de aseguramiento de la calidad, es parte del plan de ejecución de un proyecto o una fase del mismo. 12.2 Controles y recepción de la línea

Previamente a la entrega por el contratista de una nueva línea aérea, conviene especificar un número de medidas y comprobaciones apropiadas, a realizar sobre la línea, antes de su puesta en servicio. Es labor del ingeniero responsable definir, de acuerdo con el comprador, las medidas exactas a tomar, quienes deben realizarlas y de qué modo serán documentadas y presentadas. Es recomendable comprobar la línea completa, cantón por cantón, componente a componente, y en las diferentes etapas de la construcción, por ejemplo, las cimentaciones e instalación de los anclajes antes de empezar el izado de la torre, y así sucesivamente. Un formato estándar con listas de control, puede ser muy útil, para documentar los diferentes estados de la construcción de la línea y/o el estado final de la misma. Este formato puede ser establecido, sobre la base de los requisitos de las especificaciones generales. También permite, la comparación de los resultados de la inspección, de diferentes inspectores, sobre distintos componentes de la línea del mismo tipo. Debería especificarse, que el contratista garantizará la conformidad de la construcción de la línea aérea, con las especificaciones generales y especiales, así como con los planos del diseño, mediante los adecuados procedimientos de control del aseguramiento de la calidad.

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ANEXO A (Informativo) COORDINACIÓN DE RESISTENCIAS MECÁNICAS

A.1 Criterios de diseño recomendados

Para decidir sobre una apropiada coordinación de resistencias, se recomiendan los criterios siguientes: a) los componentes con bajo nivel de fiabilidad deben elegirse, con el fin de que se produzca el menor efecto de carga secundaria (dinámica o estática) sobre otros componentes, para minimizar el fallo en cascada; b) los tiempos y costes de reparación siguientes a un fallo, deben durar lo menos posible; c) a ser posible, lo ideal sería que los componentes con menor fiabilidad tuvieran una proporción de los daños respecto al límite de fallos cercana a 1,0; NOTA − Puede ser difícil la coordinación de resistencias de componentes, cuando el menos fiable de ellos tiene una dispersión importante de resistencias.

d) debe diseñarse un componente de bajo coste, en serie con un componente de alto coste, para ser al menos tan resistente y fiables como el componente principal, si las consecuencias de un fallo son tan severas como el fallo del componente principal. Una excepción a este criterio, es cuando un componente es diseñado a propósito para actuar como un dispositivo de limitación de carga. En tal caso, su resistencia debe estar de acuerdo con el componente al que debe proteger. Si los componentes de la línea tales como apoyos en suspensión, apoyos de anclaje o amarre, conductores, cimentaciones y cadenas de aisladores y herrajes en general (aparamenta), son analizados utilizando los criterios descritos más arriba, se ve que los conductores no deben ser los componentes más frágiles por los criterios señaladas en los puntos a, b y c; la aparamenta por el punto d; los apoyos de anclaje por los puntos a y b y las fundaciones por los puntos b y c. A.2 Coordinación de resistencias propuesta

Una apropiada coordinación de resistencias, aplicando los criterios recomendados arriba en el capítulo A.1, se da en la tabla A.1. En la tabla A.1 se refleja, que los apoyos en suspensión son los componentes con menor fiabilidad y los que primero fallarían, cuando la línea estuviera sujeta a cargas que exceden los valores de diseño.

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Tabla A.1 Coordinación de resistencia típica Secuencia de fallo

Primero en fallar

Componente principal

Apoyo en suspensión

Coordinación dentro de los componentes principales*

Apoyo, cimentaciones, aparamenta

Apoyo de amarre o anclaje No falla el primero con un 90% de fiabilidad

Apoyo anticascada

Apoyo, cimentaciones, aparamenta

Apoyo fin de línea Conductores

Conductores, aisladores, herrajes

NOTA − La coordinación de resistencias arriba especificada puede aplicarse a la mayoría de las líneas aéreas. De todos modos, habrá algunas situaciones donde puedan utilizarse criterios diferentes y por eso se siga otra secuencia de fallo. *

Dentro de cada componente principal, el componente subrayado es el más frágil para un nivel del 90% de confianza.

Para el desarrollo de factores para la multiplicación de los factores parciales como se establece en esta norma, pueden considerarse dos métodos, para lograr el objetivo de la coordinación de resistencias: – para el componente cuyo objetivo de fiabilidad sea más bajo, las cargas de diseño deberían utilizarse, en conjunción con los factores parciales para las acciones, dados en esta norma. Los siguientes componentes con mayores objetivos de fiabilidad, deben diseñarse con un límite de exclusión menor (5% a 10% menos), correspondiente a los mismos valores de diseño de las acciones. – los factores parciales para las propiedades de los materiales, deberían establecerse de modo tal, que se alcance el objetivo de coordinación de resistencias entre dos componentes, con un alto nivel de confianza (aproximadamente de un 80% a un 90%). NOTA − Debido a la distribución aleatoria de las propiedades de los materiales, es teóricamente imposible garantizar, con un nivel de confianza del 100%, que la secuencia de fallo será encontrada en todos los casos.

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ANEXO B (Informativo) VELOCIDADES DEL VIENTO Y CARGAS DE HIELO EXTREMAS

B.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo

Símbolo

Significado

BI

Factor de reducción de la velocidad del viento extremo asociado con una combinación de hielo

IB

Carga de hielo básica por unidad de longitud

IH

Alta probabilidad de carga de hielo (carga de hielo moderada)

IL

Baja probabilidad de carga de hielo (carga de hielo extrema)

IR

Carga de hielo de referencia

IT

Carga de hielo extrema con un periodo de retorno de T años

Im

Máxima carga de hielo anual

Imáx.

Máxima carga de hielo observada durante varios años

Imm

Valor medio de las máximas cargas de hielo anuales

I50

Carga de hielo extrema con un periodo de retorno de 50 años

n

Número de años

V

Velocidad del viento, valores medidos

VIH

Alta probabilidad de la velocidad del viento asociada con heladas (velocidad del viento moderada)

VIL

Baja probabilidad de la velocidad del viento asociada con heladas (velocidad del viento alta)

VT

Velocidad del viento extrema con un periodo de retorno de T años; calculada usando Gumbel II, teniendo en cuenta el periodo de retorno adecuado

Vm

Máximo anual de la velocidad del viento; es el valor extremo de la velocidad del viento V medida durante un año, seleccionada entre los valores medidos

Vmm

Valor medio del máximo anual de la velocidad del viento; es el valor medio calculado de una serie de máximos anuales de las velocidades del viento, usado como parte del análisis estadístico

V50

Velocidad del viento extrema con un periodo de retorno de 50 años

vI

Coeficiente de variación para las cargas de hielo máximas anuales

vv

Coeficiente de variación de las velocidades del viento máximas anuales

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B.2 Evaluación de los datos de las velocidades del viento extremas

El coeficiente de variación vv del máximo anual de la velocidad del viento Vm , es la desviación típica calculada, de una serie de máximos anuales de la velocidad del viento, dividido por el valor medio Vmm del máximo anual de la velocidad del viento. La velocidad del viento extrema VT con un periodo de retorno T corresponde al nivel de fiabilidad seleccionado para la línea aérea (véase el apartado 3.2.2). Debe utilizarse una distribución conveniente, para calcular VT a partir de Vmm y vv. En esta norma la función Gumbel se usa para este propósito. La velocidad del viento extrema, es generalmente dada con un periodo de retorno T = 50 años. En la tabla B.1 se dan factores de conversión para obtener velocidades del viento con otros periodos de retorno. El periodo de retorno T = 3 años, debe utilizarse para calcular velocidades del viento moderadas VIH (con una alta probabilidad de que ocurra) como se define en el apartado B.6.1. Los valores de la tabla B.1, están basados sobre un máximo anual de la velocidad del viento, con un coeficiente de variación de 0,12 y un periodo observado de 30 años. Los factores de conversión, para otros valores de coeficientes de variación y otras longitudes del periodo de observación, se encuentran en el anexo D “Datos estadísticos para la distribución Gumbel para valores extremos” (informativo). Los factores de conversión (VT/V50)2 para la presión del viento (proporcional al cuadrado de la velocidad del viento), establecidos en la tabla B.1, representan los valores teóricos de los factores parciales para la acción del viento, γW y en el caso de periodos de retorno de tres años, los factores de combinación para la acción del viento, ΨW, a condición de que no se hagan otras correcciones. Tabla B.1 Factores de conversión para diferentes periodos de retorno de la velocidad del viento Periodo de retorno

Proporción extrema

Factor de conversión

Factor de conversión

VT/Vmm

VT/V50

(VT/V50)2

3

1,04

0,76

0,58

50

1,36

1,00

1,00

150

1,48

1,09

1,18

500

1,61

1,18

1,40

T Años

NOTA − Además de los datos estadísticos basados en medidas, la experiencia en sitios similares, puede ser útil en la determinación de velocidades del viento extremas en el sitio.

B.3 Definición de la carga de hielo extrema

La carga de hielo extrema IT es igual a la carga de hielo con un periodo de retorno T, que corresponde al nivel de fiabilidad elegido para la línea aérea. La carga de hielo extrema, puede calcularse de acuerdo con la distribución Gumbel, para valores extremos basados sobre el valor medio Imm, el coeficiente de variación vI para el máximo anual de las cargas de hielo (véanse los apartados B.4.4 y B.4.5) y el número de años n con valores máximos anuales. Cuando n < 10, n se toma igual a 10. La tabla B.2 da factores para transformar estas cargas en otros periodos de retorno. Para esta transformación se usan vI = 0,7 y n = 10 años. El periodo de retorno T = 3 años debería utilizarse para el cálculo de la carga de hielo moderada IH (con una alta probabilidad de que ocurra) como se define en el apartado B.6.2.

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Tabla B.2 Factores de conversión para diferentes periodos de retorno de la carga de hielo Periodo de retorno

Proporción extrema

Factor de conversión

IT/Imm

IT/I50

3

1,30

0,37

50

3,51

1,00

150

4,33

1,23

500

5,22

1,49

T Años

La carga de hielo de referencia IR es igual a la carga de hielo extrema IT, con posibles correcciones para las condiciones locales, tipo de conductor y longitud del vano. Los factores de conversión de la tabla B.2, representan el valor teórico de los factores parciales para acciones de hielo, γI y en el caso de un periodo de retorno de tres años, los factores de combinación para la acción del hielo, ΨI, a condición de que no se hagan otras correcciones. En los casos donde no se hayan observado heladas durante varios inviernos, deben utilizarse otras distribuciones de los valores extremos. B.4 Parámetros estadísticos del hielo B.4.1 Carga de hielo básica

La carga de hielo básica por unidad de longitud, IB, (en N/m) está referida a un conductor de 30 mm de diámetro, en un vano de longitud de 100 m y a 10 m sobre el suelo, en un lugar que es representativo para la línea aérea. Cuando las medidas sean ejecutadas sobre conductores con otros diámetros o longitudes de vano distintas, éstas deberían trasladarse de acuerdo con especificaciones distintas. B.4.2 Carga de hielo máxima anual Im

Es el máximo de la carga de hielo IB en un año. B.4.3 Carga de hielo máxima en varios años Imáx.

Es la mayor carga de hielo observada en un periodo de varios años, si tal información existe (véase el apartado B.4.2). B.4.4 Valor medio Imm del máximo anual de las cargas de hielo

Es un cálculo o una estimación del valor medio del máximo anual de las cargas de hielo (véase el apartado B.4.2). B.4.5 Coeficiente de variación vI para el máximo anual de las cargas de hielo

Es un coeficiente de variación, calculado, modificado o estimado, para el máximo anual de las cargas de hielo (véase el apartado B.4.2).

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B.5 Evaluación de la carga de hielo extrema basándose en varias fuentes de datos B.5.1 Fuentes de datos para la evaluación estadística

Las bases de datos disponibles para la evaluación de las cargas de hielo son muy variadas. Esta norma describe métodos estadísticos basados en tres tipos de datos: – máximo anual de la carga de hielo Im (véase el apartado B.4.2) recogida en un periodo de al menos 10 años (véase el apartado B.5.2); – solamente el valor máximo para las cargas de hielo Imáx. (véase el apartado B.4.3) recogido durante un número limitado de años (por ejemplo, datos no estadísticos) (véase el apartado B.5.3); – máximo anual de la carga de hielo, calculado mediante análisis de datos meteorológicos (tomando el hielo como modelo) (véase el apartado B.5.4). NOTA − El uso de datos sobre cargas de hielo, recogidos durante unos pocos años solamente, puede ser engañoso si las temporadas de heladas no son representativas. Si es posible, debería realizarse una evaluación meteorológica que cubra un periodo de al menos 20-30 años para el área o región. A menos que se haga esto, se pueden sacar conclusiones engañosas de periodos demasiado cortos o temporadas no representativas.

B.5.2 Están disponibles máximos anuales de las cargas de hielo durante periodos de al menos 10 años

Si el coeficiente de variación, vI, calculado está fuera del rango de la tabla B.3, se debería igualar al valor límite más cercano. Tabla B.3 Coeficiente de variación Número de años de observaciones

Valor medio

Coeficiente de variación

n

Imm

vI

10 ≤ n ≤ 20

Imm

0,5 ≤ vI ≤ 0,7

20 < n

Imm

vI ≤ 0,7

B.5.3 Se conoce una carga máxima de hielo Imáx. solamente para un número limitado de años El valor medio Imm es igual a 0,4 Imáx., y el coeficiente de variación vI es igual a 0,7. La carga de hielo extrema de acuerdo con el capítulo B.3 de más arriba debería ser calculada con n = 10 años (véase también la nota del apartado B.5.1 anterior). B.5.4 Evaluación del máximo anual de las cargas de hielo por medias de los análisis de datos meteorológicos Los valores de los datos de cargas de hielo, para el uso de métodos estadísticos en esta norma, pueden ser establecidos por medio de un modelo de hielo. El resultado desde tal modelo debería usarse para encontrar el valor medio Imm y el coeficiente de variación vI (véanse los apartados B.4.2, B.4.4 y B.4.5). Un modelo de hielo de este tipo, debería analizar los datos meteorológicos sobre un periodo de 20 años o más. Además de los parámetros típicos de observación meteorológica, se necesitan datos que no están incluidos, habitualmente; en observaciones del clima (contenido de agua líquida, tamaños de las gotas, intensidades de las precipitaciones, etc.). Si no existen datos representativos de la localización de la línea aérea, puede ser organizado un programa de medidas, para medir los parámetros o las cargas de hielo directamente. En este último caso, deberían utilizarse medidas meteorológicas suplementarias y datos recopilados.

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Una correcta calibración del modelo de hielo requiere al menos 5-10 eventos de hielo bien documentados. En muchos sitios puede haber varias temporadas sin eventos de hielo. El tiempo de duración de las medidas meteorológicas, debe ser al menos de dos temporadas, aunque es preferible hacerlas para 5 años o más. Cuando se planifica una nueva línea aérea en una zona, donde hay poca información sobre la existencia de heladas, o la línea atraviesa un terreno especialmente expuesto, debería considerarse algún programa de medidas tan pronto como sea posible. B.6 Combinación de velocidades del viento y cargas de hielo B.6.1 Carga de hielo extrema IL combinada con una velocidad del viento moderada VIH La carga de hielo extrema IL es igual a IR definido anteriormente en el capítulo B.3 o se obtiene mediante la fórmula IL = γI I50. Asociado con las heladas, la velocidad del viento moderado VIH con un periodo de retorno de T = 3 años, viene determinada como se da en el capítulo B.2 y se multiplica después con un factor de reducción BI, o se obtiene mediante la fórmula VIH = V50 ⋅ Ψ W , donde ΨW incluye el efecto del factor de reducción BI. El factor BI depende del tipo de hielo. Para nieve húmeda BI es igual a 0,7 y para nieve en polvo es 0,85. B.6.2 Alta velocidad del viento VIL combinada con una carga de hielo moderada IH Asociado con las heladas, las altas velocidades del viento VIL se determinan como la velocidad extrema del viento de VT con periodo de retorno de T años dado en el capítulo B.2, o se obtienen mediante la fórmula VIL = V50 ⋅ γ W y se multiplican después por el factor de reducción BI dado más arriba en el apartado B.6.1. La carga de hielo moderada IH se determina como se indica anteriormente en el capítulo B.3, o se obtiene mediante la fórmula IH = ΨI I50. NOTA 1 − Pueden hacer simplificaciones, los países que tienen la experiencia de que una o dos de las combinaciones mencionadas anteriormente, no son nunca críticas. En algunos países, puede ser también necesario investigar la posibilidad de velocidades del viento moderadas VIH y cargas de hielo moderadas IH , combinadas con valores extremos de factores de arrastre y bajas densidades del hielo. NOTA 2 − La aproximación del diseño, que utiliza una carga con un periodo de retorno de tres años, para los parámetros meteorológicos asociados con los parámetros extremos, presupone que los fenómenos de hielo y viento ocurren independientemente. Si las estadísticas disponibles muestren otra cosa en una región dada, conviene utilizar factores de combinación modificados Ψ, basados en las estadísticas incluso si son menores que los especificados.

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ANEXO C (Informativo) FUERZAS ESPECIALES

C.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo Símbolo

Significado

ISC2φ

Corriente de cortocircuito bifásica

ISC3φ

Corriente de cortocircuito trifásica

C.2 Fuerzas debidas a corrientes de cortocircuito El asunto principal es la oscilación de los conductores que provoca contactos indeseados, resultando un corte permanente si el reenganche del interruptor automático tiene lugar en ese momento. Las condiciones de cortocircuitos pueden también causar problemas mecánicos (sobre los apoyos), pero éstos son menos importantes que aquellos debidos a oscilaciones de los conductores. Una posible solución al problema de la oscilación, radica en el uso de espaciadores interfase, que reducen los movimientos manteniendo los conductores separados unos de otros (evitando el “latigazo” del conductor). El cálculo requiere un software capaz de simular las fuerzas y movimientos de los conductores, durante y después del cortocircuito. Se puede realizar un análisis mecánico de las líneas aéreas, bajo cargas de cortocircuito, si lo requieren las especificaciones de proyecto. Conviene considerar los puntos siguientes: – Se debe especificar un nivel de cortocircuito, haciendo referencia a los niveles especificados para dimensionar la aparamenta. A título informativo, el nivel de cortocircuito (corriente de cortocircuito trifásica, ISC3φ) en una subestación, puede exceder los siguientes niveles especificados: 1) 40 kA para 420 kV (tensión más elevada de la red); 2) 31,5 kA para 245 kV (tensión más elevada de la red); 3) 20 kA para tensiones menores. – La corriente de cortocircuito utilizada para comprobaciones, es el máximo nivel permitido por el equipamiento de la subestación (incluso si no se ha alcanzado en la presente etapa de desarrollo de la red de transporte), para facilitar una futura evolución del sistema. – Los apoyos cercanos a la subestación, deberían comprobarse teniendo en cuenta la reducción de la corriente de cortocircuito, debida a la impedancia de la línea. – Las comprobaciones de los apoyos cesan, cuando la corriente de cortocircuito disminuye a un nivel menor de los especificados anteriormente. Conviene aplicar esta regla, para comprobar los vanos más próximos a la subestación, entre 5 y 10 vanos. Normalmente, solamente 1 vano es afectado por una excesiva oscilación y 1 ó 2 apoyos, adyacentes a la subestación, están sujetos a sobrecargas mecánicas debidas a cortocircuitos.

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− Solamente las corrientes de cortocircuito bifásicas, ISC2φ, deberían comprobarse como las más restrictivas. Como una aproximación

ISC2φ =

3 ⋅ ISC3φ 2

La reducción de la corriente de cortocircuito con el tiempo, debería también tenerse en cuenta, de acuerdo a las características eléctricas de la red. Conviene tener en cuenta la duración del fallo, de acuerdo con el tipo de relé de protección utilizado y la posibilidad o no, de cubrir fallos del interruptor automático (la duración del disparo del interruptor automático, sin fallo, se estima normalmente entre 80 ms a 200 ms, con un relé estático). C.3 Avalanchas, aludes de nieve

Además de los efectos de avalanchas directas, los efectos sobre las líneas aéreas, de avalanchas desde vertientes opuestas del valle, no deberían despreciarse. Esto puede influir sobre los conductores y herrajes (especialmente en el caso de fuertes avalanchas), apoyos y cimentaciones. Los aludes se consideran como cargas adicionales, sobre las fundaciones y partes más bajas de los apoyos (sobre todo en los montantes). Los principios del cálculo de cargas, causadas por avalanchas o aludes, no pueden ser definidos completamente y deberían especificarse en los NNA o en las especificaciones de proyecto. La temperatura coincidente con avalanchas puede estar en el rango de –20 ºC a +10 ºC. Unas hipótesis de carga apropiadas, pueden ayudar a reducir el riesgo de fallos en los apoyos: por ejemplo, en el evento de rotura de todos los conductores y cables de tierra sobre un lado del apoyo, las tensiones de los conductores y cables de tierra sobre el otro lado, deberían tomarse igual a la carga de rotura prevista para ambos cables. Los valores de presión de los aludes, sobre los dispositivos de protección, pueden encontrarse en las especificaciones de proyecto. Las medidas de protección deberían tener en cuenta los edificios cercanos, así como las estructuras sobre la vertiente opuesta del mismo valle, que pueden verse afectadas por avalanchas o nieve desviadas. C.4 Terremotos

Dado que las cargas de viento son, habitualmente, el factor más determinante para el cálculo de las torres de líneas aéreas, de tipo celosía, las cargas sísmicas que pueden crear fuerzas adicionales, puede esperarse que sucedan solamente en zonas sísmicas muy activas. Estas consideraciones pueden incluir el periodo natural de vibración de la estructura, el factor de resonancia sitio-estructura (sitio considerado como una estructura) (dependiendo de las condiciones del suelo), y la altura, peso y distribución de la masa de la estructura del apoyo. Ya que la frecuencia de los apoyos es mayor que la de los conductores, la carga dinámica debida a los conductores obviamente no es significativa. Y viceversa, no se deberían esperar sobre los conductores, efectos importantes debidos a los apoyos. La aceleración del suelo debida a terremotos puede influir en el diseño de las pesadas y rígidas estructuras de hormigón. Los efectos sobre el equipamiento (herrajes, aisladores, etc.) debido a terremotos, no se consideran en este anexo.

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ANEXO D (Informativo) DATOS ESTADÍSTICOS PARA LA DISTRIBUCIÓN DE GUMBEL DE LOS VALORES EXTREMOS

D.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo

Símbolo

Significado

C1, C2

Parámetros que dependen de la longitud o duración de las series medidas

G

Probabilidad complementaria, o el riesgo de que un valor extremo xi exceda el valor elegido x un año cualquiera

G1

Distribución acumulativa de Gumbel para extremos

i

Símbolo para indicar un año cualquiera en una serie

K

Factor dependiente del periodo de retorno T, número de años n y coeficiente de variación v

Kconv

Factor de conversión para diferentes periodos de retorno

n

Número de años

v

Coeficiente de variación

xi

Valor extremo para una variable x en un año cualquiera

X

Valor medio de una variable x

zi

Constante calculada para un año cualquiera i en una serie de n años

Z

Valor medio de zi e igual a C2

σz

Desviación típica de zi e igual a C1

y, α, µ, σ

Factores usados en el cálculo de la distribución de Gumbel

D.2 La distribución Gumbel

Aunque haya varias funciones que representen distribuciones extremas, este anexo está basado en la distribución de Gumbel (Ley de Fisher-Tipett o Gumbel, tipo II). La distribución acumulativa puede escribirse: G1 (x) = e-e

-y(x)

(D.1)

la cual da la probabilidad de que el valor extremo xi para un año cualquiera sea menor que cualquier valor elegido x. En esta ecuación: y = α (x − µ)

(D.2)

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C1 σ

(D.3)

α=

µ=x−

C2 α

(D.4)

donde: x es el valor medio de n extremos anuales xi y σ la desviación típica o la raíz cuadrada de la varianza:

x=

σ2 =

1 n

1 n

n

∑ xi

(D.5)

∑ ( x i - x )2

(D.6)

i =1

n

i =1

v=

σ x

(D.7)

Más que la desviación típica en sí misma, el valor por unidad v es más útil en lo que sigue. Este valor también se llama coeficiente de variación. C1 y C2 en las ecuaciones (D.3) y (D.4) son parámetros dependientes de la longitud de las series medidas representada por n. Estos parámetros se dan en la tabla D.1. La probabilidad complementaria, o el riesgo de que el valor extremo xi exceda al valor elegido x en un año cualquiera es: G(x) = 1 − G1(x)

(D.8)

El periodo de retorno T es el valor inverso de G(x), aquí escrito como T(x) para subrayar su dependencia del valor elegido x: T(x) =

1 G(x)

(D.9)

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Tabla D.1 Valores de los parámetros C1 y C2 Longitud de las series medidas

Parámetros

n

Años

C1

C2

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 250 500 750 1 000 10 000 ∞

0,9496 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0306 1,0397 1,0481 1,0557 1,0628 1,0694 1,0755 1,0812 1,0865 1,0914 1,0961 1,1005 1,1047 1,1086 1,1124 1,1285 1,1413 1,1518 1,1607 1,1682 1,1747 1,1803 1,1854 1,1898 1,1938 1,1974 1,2007 1,2037 1,2065 1,2429 1,2588 1,2652 1,2685 1,2803 1,2825

0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5154 0,5177 0,5198 0,5217 0,5236 0,5252 0,5268 0,5282 0,5296 0,5309 0,5321 0,5332 0,5343 0,5353 0,5362 0,5403 0,5436 0,5463 0,5485 0,5504 0,5521 0,5535 0,5548 0,5559 0,5569 0,5578 0,5586 0,5593 0,5600 0,5688 0,5724 0,5738 0,5745 0,5768 0,5772

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La combinación de las ecuaciones (D.1), (D.8) y (D.9) da: -y 1 = 1 - e-e T

(D.10)

 1   y = − ln  −ln 1 −   T   

(D.11)

o:

Se ve que hay una única relación entre el periodo de retorno T y el parámetro y, independiente de x y σ. Esto se muestra en la tabla D.2. Tabla D.2 Valores correspondientes del periodo de retorno T, el riesgo de exceder G y el parámetro y Periodo de retorno en años

Riesgo de excedencia

Parámetro

T

G

y

3

0,333 3

0,902 7

50

0,020 0

3,901 9

150

0,006 7

5,007 3

500

0,002 0

6,213 6

La ecuación (D.2) puede escribirse así: y α

(D.12)

σ ( C2 - y ) C1

(D.13)

x=µ+ y usando (D.4) y (D.3): x=x−

Observando la ecuación (D.7) y escribiéndola de otra forma dado que y es siempre mayor que C2:

 y - C2  x = x 1 + v  C1  

(D.14)

x=Kx

(D.15)

La ecuación (D.14) puede escribirse así:

donde: K, que es una función de v, de T (dado que y es dado por T) y de n (dado que C1 y C2 son dados por n), viene dado por: K ( T, v, n ) = 1 + v

y - C2 C1

(D.16)

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- 142 -

La tabla D.3 da algunos valores de K para periodos de retorno T (años), periodos de medidas n (años) y coeficientes de variación v que pueden ser prácticos. Muy frecuentemente, es necesario convertir una cantidad climática dada con un periodo de retorno de 50 años, en una cantidad con un periodo de retorno de 3, 150 o 500 años. Tales factores de conversión pueden calcularse utilizando las mismas fórmulas de anteriores. Uno de tales factores podría ser: K conv ( T, v, n ) =

K ( T, v, n )

K ( 50, v, n )

(D.17)

el cual es también una función del periodo de retorno, del coeficiente de variación y de la longitud de las series medidas n. La tabla D.4 muestra factores de conversión de valores extremos, con un periodo de retorno de 50 años, en valores extremos con periodos de retorno de 3, 150 y 500 años, dependiendo de los valores medidos, del coeficiente de variación y la longitud de las series medidas. D.3 Ejemplo de utilización de C1 y C2

Un ejemplo de utilización de C1 y C2 puede ser útil. Las velocidades del viento han sido medidas por un periodo de 35 años. El valor medio de los valores extremos anuales resulta ser 33 m/s y el coeficiente de variación v = 0,12. Si se elige el periodo de retorno T = 50 años, la tabla D.2 da y = 3,9019. Además, la tabla D.1 da C1 = 1,1285 y C2 = 0,5403 para n = 35. Entonces la ecuación (D.14) da una velocidad del viento de diseño:

 3,9019 - 0,5403  x = 33  1 + 0,12  = 44,8 (m/s) 1,1285   La así llamada distribución ideal de Gumbel con C1 = 1,2825 y C2 = 0,5772 (basado en un periodo de medida infinito) daría:

 3,9019 - 0,5772  x = 33  1 + 0,12  = 43,3 (m/s) 1, 2825   La distribución más realista, da un valor de diseño un 3,5% mayor que el dado por la distribución “ideal”. D.4 Cálculo de C1 y C2

Con un periodo de medidas de n años, n valores de z pueden ser calculados, numerando desde 1 hasta n:

 i  zi = - ln  -ln  n + 1 

(D.18)

donde i toma valores desde 1 a n. Un valor medio de esos z valores se encuentra en: z=

1 n

n

∑ zi

(D.19)

i =1

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- 143 -

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Tabla D.3 Factores para el cálculo de los valores de diseño basados en los valores medios de los extremos anuales Periodo de retorno

Periodo de medidas

T

n

Años

Años

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

10

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

1,13

1,17

1,21

1,26

1,30

15

1,04

1,05

1,05

1,06

1,07

1,08

1,11

1,15

1,19

1,23

1,27

20

1,04

1,04

1,05

1,06

1,06

1,07

1,11

1,14

1,18

1,21

1,24

25

1,03

1,04

1,05

1,05

1,06

1,07

1,10

1,14

1,17

1,20

1,23

30

1,03

1,04

1,05

1,05

1,06

1,07

1,10

1,13

1,16

1,20

1,23

35

1,03

1,04

1,04

1,05

1,06

1,06

1,10

1,13

1,16

1,19

1,22

40

1,03

1,04

1,04

1,05

1,06

1,06

1,09

1,13

1,16

1,19

1,22

∞

1,03

1,03

1,04

1,04

1,05

1,05

1,08

1,10

1,13

1,15

1,18

10

1,36

1,43

1,50

1,57

1,65

1,72

2,08

2,43

2,79

3,15

3,51

15

1,33

1,40

1,46

1,53

1,60

1,66

2,00

2,33

2,66

2,99

3,32

20

1,32

1,38

1,45

1,51

1,57

1,64

1,95

2,27

2,59

2,91

3,23

25

1,31

1,37

1,43

1,49

1,56

1,62

1,93

2,24

2,54

2,85

3,16

30

1,30

1,36

1,42

1,48

1,54

1,61

1,91

2,21

2,51

2,82

3,12

35

1,30

1,36

1,42

1,48

1,54

1,60

1,89

2,19

2,49

2,79

3,09

40

1,29

1,35

1,41

1,47

1,53

1,59

1,88

2,18

2,47

2,77

3,06

∞

1,26

1,31

1,36

1,42

1,47

1,52

1,78

2,04

2,30

2,56

2,82

10

1,48

1,57

1,67

1,76

1,86

1,95

2,43

2,90

3,28

3,85

4,33

15

1,44

1,53

1,62

1,70

1,79

1,88

2,32

2,76

3,20

3,64

4,08

20

1,42

1,51

1,59

1,67

1,76

1,84

2,27

2,69

3,11

3,53

3,95

25

1,41

1,49

1,57

1,66

1,74

1,82

2,23

2,64

3,05

3,46

3,87

30

1,40

1,48

1,56

1,64

1,72

1,80

2,21

2,61

3,01

3,41

3,81

35

1,40

1,48

1,55

1,63

1,71

1,79

2,19

2,58

2,98

3,38

3,77

40

1,39

1,47

1,55

1,63

1,70

1,78

2,17

2,56

2,96

3,35

3,74

∞

1,35

1,42

1,48

1,55

1,62

1,69

2,04

2,38

2,73

3,08

3,42

10

1,60

1,72

1,84

1,96

2,08

2,20

2,81

3,41

4,01

4,61

5,22

15

1,56

1,67

1,78

1,89

2,01

2,12

2,68

3,23

3,79

4,35

4,91

20

1,54

1,64

1,75

1,86

1,96

2,07

2,61

3,14

3,68

4,21

4,75

25

1,52

1,62

1,73

1,83

1,94

2,04

2,56

3,08

3,60

4,12

4,64

30

1,51

1,61

1,71

1,82

1,92

2,02

2,53

3,04

3,55

4,06

4,57

35

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,01

2,51

3,01

3,51

4,02

4,52

40

1,50

1,60

1,70

1,79

1,89

1,99

2,49

2,99

3,48

3,98

4,48

∞

1,44

1,53

1,62

1,70

1,79

1,88

2,32

2,76

3,20

3,64

4,08

3

50

150

500

Coeficiente de variación v

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- 144 -

Tabla D.4 Factores de conversión para el cálculo de valores de diseño, basados en los correspondientes valores con periodos de retorno de 50 años Periodo de retorno

Periodo de medidas

T

n

Años

Años

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

10

0,77

0,74

0,71

0,68

0,65

0,63

0,54

0,48

0,43

0,40

0,37

15

0,78

0,75

0,72

0,69

0,67

0,65

0,56

0,50

0,45

0,41

0,38

20

0,79

0,75

0,73

0,70

0,68

0,65

0,57

0,50

0,46

0,42

0,39

25

0,79

0,76

0,73

0,71

0,68

0,66

0,57

0,51

0,46

0,42

0,39

30

0,79

0,76

0,73

0,71

0,69

0,66

0,58

0,51

0,46

0,43

0,39

35

0,80

0,77

0,74

0,71

0,69

0,67

0,58

0,51

0,47

0,43

0,40

40

0,80

0,77

0,74

0,71

0,69

0,67

0,58

0,52

0,47

0,43

0,40

∞

0,81

0,79

0,76

0,74

0,71

0,69

0,60

0,54

0,49

0,45

0,42

Todos

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

10

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,14

1,17

1,19

1,21

1,22

1,23

15

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,16

1,19

1,20

1,22

1,23

20

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,16

1,18

1,20

1,21

1,23

25

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,16

1,18

1,20

1,21

1,22

30

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,12

1,16

1,18

1,20

1,21

1,22

35

1,08

1,09

1,10

1,11

1,11

1,12

1,16

1,18

1,20

1,21

1,22

40

1,07

1,09

1,10

1,11

1,11

1,12

1,15

1,18

1,20

1,21

1,22

∞

1,07

1,08

1,09

1,10

1,11

1,11

1,15

1,17

1,19

1,20

1,21

10

1,18

1,20

1,23

1,25

1,27

1,28

1,35

1,40

1,44

1,46

1,49

15

1,17

1,19

1,22

1,24

1,26

1,27

1,34

1,39

1,43

1,45

1,48

20

1,17

1,19

1,21

1,23

1,25

1,27

1,33

1,38

1,42

1,45

1,47

25

1,16

1,19

1,21

1,23

1,25

1,26

1,33

1,38

1,42

1,45

1,47

30

1,16

1,18

1,20

1,22

1,24

1,26

1,33

1,38

1,41

1,44

1,47

35

1,16

1,18

1,20

1,22

1,24

1,26

1,32

1,37

1,41

1,44

1,46

40

1,16

1,18

1,20

1,22

1,24

1,26

1,32

1,37

1,41

1,44

1,46

∞

1,14

1,17

1,19

1,20

1,22

1,24

1,30

1,35

1,39

1,42

1,45

3

50

150

500

Coeficiente de variación v

El parámetro C2 es simplemente igual a este valor medio: C2 = z

(D.20)

La varianza de los zi valores se encuentra entonces en:

σ z2 =

1 n

n

∑ ( zi - z )2

(D.21)

i =1

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- 145 -

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donde σz es la desviación típica de zi. El parámetro C1 es simplemente igual a esta desviación típica: C1 = σz

(D.22)

Con algún arreglo la varianza puede expresarse como sigue:

σ z2 =

1 n

n

∑ zi2 - z 2

(D.23)

i =1

Esto hace el cálculo más fácil, dado que el sumatorio puede ser resuelto antes de conocerse z. Un ejemplo muestra cómo pueden calcularse C1 y C2 para n = 10. Tabla D.5 Cálculo y sumatorio de z y z2

I

z

z2

1

−0,8746

0,7649

2

−0,5334

0,2845

3

−0,2618

0,0685

4

−0,0115

0,0001

5

0,2377

0,0565

6

0,5007

0,2507

7

0,7941

0,6306

8

1,1443

1,3094

9

1,6061

2,5795

10

2,3506

5,5254

Σ

4,9521

11,4702

El primer sumatorio en la tabla D.5 da:

z=

1 10

10

∑ zi = 0, 49521 i =1

y así sucesivamente:

σ z2 =

1 10

10

∑ zi2 - z 2 = 1,14702 − 0,24523 = 0,90179 i =1

σz = 0,9496 y

C1 = σz = 0,9496 C2 = z = 0, 4952

Puede demostrarse que si n → ∞, entonces C1 → π/ 6 = 1,282549 y C2 → 0,577216. El último valor es llamado constante de Euler.

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- 146 -

ANEXO E (Normativo) REQUISITOS ELÉCTRICOS

E.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo

Símbolo

Significado

Del

Distancia de aislamiento mínima en el aire especificada, para prevenir una descarga disruptiva entre conductores y objetos con potencial de tierra durante sobretensiones de frente rápido o lento

Dpp

Distancia de aislamiento mínima en el aire especificada, para prevenir una descarga disruptiva entre conductores de fase durante sobretensiones de frente rápido o lento

D50Hz_p_p

Distancia de aislamiento mínima en el aire especificada, para prevenir una descarga disruptiva a tensión de frecuencia industrial entre conductores de fase

D50Hz_p_e

Distancia de aislamiento mínima en el aire especificada, para prevenir una descarga disruptiva a tensión de frecuencia de industrial entre conductores de fase y objetos con potencial de tierra

d

Distancia de aislamiento del intervalo en el aire

dis

Distancia de aislamiento entre los extremos de cadenas de aisladores

Ka

Factor de altitud

Kcs

Factor de coordinación estadística

Kg

Factor de intervalo en el aire. Para cada tipo de tensión, el factor de intervalo en el aire puede ser expresado en términos de factor de intervalo en el aire para el impulso tipo maniobra

Kg_ff

Factor de intervalo en el aire para el impulso tipo rayo , expresado en términos del factor de intervalo en el aire para el impulso tipo maniobra “Kg”, Kg_ff = 0,74 + 0,26 Kg

Kg_ff_is

Factor de intervalo en el aire para el impulso tipo rayo de las cadenas de aisladores

Kg_pf

Factor de intervalo en el aire a frecuencia industrial , expresado en términos del factor de intervalo en el aire para el impulso tipo maniobra “Kg”, Kg_pf = 1,35 Kg − 0,35 Kg2

Kg_sf

Factor de intervalo en el aire para el impulso tipo maniobra

Kz

Factor de desviación

Kz_ff

Factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para sobretensiones de frente rápido, Kz_ff = 0,961

Kz_pf

Factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para tensiones a frecuencia industrial, Kz_pf = 0,91

Kz_sf

Factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para sobretensiones de frente lento, Kz_sf = 0,922

N

Número de desviaciones típicas correspondientes a Urw

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- 147 -

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P(U)

Función de probabilidad de descarga

U2%_sf

2% en sobretensiones de frente lento en el intervalo en el aire (por ejemplo, sobretensiones de frente lento que tienen una probabilidad del 2% de ser sobrepasadas)

Ue2%_sf

2% en sobretensión de frente lento fase a tierra

Up2%_sf

2% en sobretensión de frente lento fase a fase

U100%

Tensión soportada al 100% en el intervalo en el aire

U50%

Tensión soportada al 50% en el intervalo en el aire

U50rp

Tensión soportada al 50% en un intervalo en el aire punta-plano, (punta-conductor, o punta-objeto no acabado en punta).

U50rp_sf

Tensión soportada al 50% en un intervalo en el aire punta-plano, (punta-conductor, o punta-objeto no acabado en punta), para sobretensiones de frente lentas

U50rp_ff

Tensión soportada al 50% en un intervalo en el aire punta-plano, (punta-conductor, o punta-objeto no acabado en punta) para sobretensiones de frente rápido

U50rp_50Hz

Tensión soportada al 50% en un intervalo en el aire punta-plano, (punta-conductor, o punta-objeto no acabado en punta), para sobretensiones a frecuencia industrial

U90%

Tensión soportada al 90% en un intervalo en el aire

U90%_ff_is

Tensión soportada al rayo al 90% por las cadenas de aisladores instaladas en una línea

Ucw

Tensión soportada de coordinación

Urp

Sobretensión representativa

Urw

Tensión soportada especificada del intervalo en el aire

Us

Tensión más elevada de la red (kV, en valor eficaz)

Z

Desviación típica

z

Coeficiente de variación z = Z/U50%

E.2 Coordinación de aislamiento E.2.1 Desarrollo de las fórmulas teóricas para el cálculo de distancias eléctricas El método dado en este anexo, es el usado en el apartado 5.3 “coordinación del aislamiento”, para obtener las tablas de distancias de aislamiento eléctrico, donde se encuentran los valores de: Del, Dpp, D50Hz_p_e, D50Hz_p_p. Está basado en los trabajos contenidos en la Norma Experimental ENV 50196, completados con las informaciones de las Normas EN 60071-1 y EN 60071-2 y el Informe 72: “Guías para la evaluación del esfuerzo dieléctrico del aislamiento externo”, de CIGRE.

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- 148 -

E.2.2 Tensión soportada especificada en el aire Urw

La capacidad de autorrestauración de aislamiento para fatigas de resistencia dieléctrica, causadas por la aplicación de un impulso de configuración dada, puede definirse en términos estadísticos. Para un aislamiento dado y para unos impulsos de configuración dada y varios valores de tensiones de cresta, U, una probabilidad de descarga P puede ser asociada con cada posible valor de la tensión de cresta, U. La función P normalmente se obtiene, mediante una función matemática que está definida completamente por los parámetros U50%, Z y N. La Norma EN 60071-2 recomienda el uso de una función de distribución de Weibull modificada, cuyos parámetros se determinan de forma que correspondan a una función gaussiana para unas probabilidades de descarga del 50% y el 16% y que el valor para truncar la distribución quede fijado en: U50% − 3Z. La tensión soportada especificada del intervalo en el aire, puede entonces expresarse como una función de la tensión soportada al 50% en el intervalo en el aire: Urw= U90% = U50% − N Z donde U50% es la tensión soportada al 50% en el intervalo en el aire; Z

es la desviación típica;

N

es el número de desviaciones típicas correspondientes a Urw.

Para las fatigas transitorias (sobretensiones de frente rápido y lento), la tensión soportada especificada estadística, es la tensión soportada al 90% en un intervalo en el aire. Como función de la tensión soportada al 50% en el intervalo en el aire, está definida por la siguiente relación: Urw= U90% = U50% − 1,3 Z Para la tensión de frecuencia industrial, la tensión soportada especificada se define de forma deterministica: Urw= U100% = U50% − 3 Z Factores de desviación

Las desviaciones típicas se pueden definir en función de la tensión soportada al 50%: (Z = z ⋅ U50%) Normalmente se utilizan los siguientes valores: – para impulsos tipo rayo:

z = 0,03

y

Z = 0,03 U50%;

– para impulsos tipo maniobra:

z = 0,06

y

Z = 0,06 U50%;

– para tensiones a frecuencia industrial:

z = 0,03

y

Z = 0,03 U50%.

El efecto de las condiciones atmosféricas, ha sido tenido en cuenta en los valores arriba indicados para las desviaciones convencionales. La tensión soportada especificada, puede expresarse usando un factor de desviación Kz: Urw = Kz ⋅ U50% Los factores de desviación Kz resultantes se dan en la tabla E.1.

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Tabla E.1 Factores de desviación Tipos de esfuerzos dieléctricos

Tensión soportada especificada del intervalo en el aire

Desviación típica

Urw

Z

Factor de desviación Kz

Rayo

Urw = U90% = U50% − 1,3 Z

0,03 U50%

Kz_ff = 0,961

Maniobra

Urw = U90% = U50 % − 1,3 Z

0,06 U50%

Kz_sf = 0,922

Frecuencia industrial

Urw = U100% = U50% − 3 Z

0,03 U50%

Kz_pf = 0,910

Factores de intervalo en el aire En general, la configuración del intervalo en el aire tiene un efecto sobre su esfuerzo dieléctrico. Para una configuración dada, la tensión soportada al 50% del intervalo en el aire, puede expresarse como una función de la tensión soportada al 50% en un intervalo en el aire con configuración punta-plano (punta-conductor o punta-objeto no acabado en punta): U50% = Kg ⋅ U50rp donde

Kg es el factor de intervalo en el aire.

Para cada tipo de tensión, el factor de intervalo en el aire puede expresarse en función del factor de intervalo en el aire para el impulso tipo maniobra: – sobretensiones de frente lento:

Kg_sf = Kg ;

– sobretensiones de frente rápido:

Kg_ff = 0,74 + 0,26 Kg ;

– tensiones a frecuencia industrial:

Kg_pf = 1,35 Kg – 0,35 Kg2 .

La tensión soportada especificada puede ser expresada usando el factor de intervalo en el aire Kg: Urw = Kz ⋅ Kg ⋅ U50rp Los valores de los factores de intervalo en el aire a ser usados para sobretensiones de frente lento, dependen de su configuración. Se consideran cuatro tipos de configuraciones en esta norma, que se dan en la tabla E.2.

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Tabla E.2 Factores de intervalo en el aire Naturaleza de la distancia de aislamiento en el aire

Distancias de aislamiento externas

Factor de intervalo en el aire para sobretensiones de frente lento

Configuración

Kg_sf = Kg

conductor-obstáculo (distancias de aislamiento de seguridad) 1,30 conductor-ventana, por ejemplo configuración del intervalo en el aire entre un conductor dentro de una ventana de una torre y la estructura de la torre

1,25

• cadena vertical o cadena en V dentro de la ventana Distancias de asilamiento internas

conductor-estructura, por ejemplo distancia de aislamiento del intervalo en el aire entre un conductor, conectado a una cadena de aisladores de libre oscilación en el extremo de una cruceta, y la estructura de la torre

1,45

• cadena vertical en el extremo de una cruceta • cadena en V conductor-conductor

1,60

Los factores de intervalo en el aire de la tabla E.2 son solamente valores típicos. En la práctica, pueden utilizarse otros valores sacados de experimentos. Los valores típicos del factor de intervalo en el aire se encuentran también en el anexo G de la Norma EN 60071-2. Respuesta del aislamiento a sobretensiones

El comportamiento de un aislamiento externo, puede ser determinada de un modo más fácil y preciso, bajo condiciones experimentales con polaridad positiva mejor que con polaridad negativa. Existen en la literatura, fórmulas que describen el comportamiento de intervalos tipo punta-plano, con polaridad negativa, pero no han sido suficientemente ensayadas. Esto ha restringido su validez. Consecuentemente, el dimensionamiento propuesto será hecho para polaridad positiva. En la Norma EN 60071-2 hay fórmulas que describen la respuesta de un intervalo tipo punta-plano a sobretensiones, en las cuales la tensión soportada al 50% del intervalo en el aire punta-plano U50rp, depende de la distancia de aislamiento d del intervalo en el aire: U50rp = f (d) Consecuentemente, la tensión soportada especificada del intervalo en el aire, puede ser expresada en función de la distancia de aislamiento d del intervalo en el aire: Urw = Kz ⋅ Kg ⋅ f (d) Sobretensiones de frente lento

Bajo sobretensiones de frente lento, un aislamiento de autorrestauración dado, exhibe una tensión soportada apreciablemente menor que bajo sobretensiones de frente rápido de la misma polaridad. En la práctica, para intervalos tipo punta-plano de hasta 25 m, con polaridad positiva y para picos de tiempo críticos, la tensión soportada viene dada por: U50rp_sf = 1 080 ln (0,46 d + 1)

[kV, valor de cresta]; d (m)

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Sobretensiones de frente rápido

Para impulsos tipo rayo estándar, aplicadas a intervalos tipo punta-plano de hasta 10 metros, con polaridad positiva, la tensión soportada viene dada por: U50rp_ff = 530 d

[kV, valor de cresta]; d (m)

Tensiones a frecuencia industrial

Una aproximación de la tensión soportada al 50%, para un intervalo tipo punta-plano, viene dada por la siguiente ecuación: U50rp_50 Hz = 750 × E.2.3

2 ln (1 + 0,55 d1,2)

[kV, valor de cresta]; d (m)

Sobretensiones a tener en cuenta

Las sobretensiones de frente rápido causadas por rayos, deben considerarse para el cálculo de distancias de aislamiento, en redes de rango I y II de la Norma EN 60071-1. Las sobretensiones de frente lento causadas por maniobras, deben considerarse para el cálculo de distancias de aislamiento, en redes de rango II de la Norma EN 60071-1. De acuerdo con el apartado 5.3.3 las sobretensiones representativas a tener en cuenta son las siguientes: Sobretensiones de frente rápido

Para la determinación de las distancias de aislamiento en el aire, la sobretensión representativa a ser considerada es aquella que puede propagarse a través de algunas torres desde el punto de impacto del rayo. Para distancias de aislamiento fase a tierra debe tomarse como U90%_ff_is el 90% de la tensión soportada de rayo de las cadenas de aisladores instaladas en la línea. Para distancias de aislamiento fase a fase debe tomarse 1,20 U90%_ff_is. Sobretensiones de frente lento

Un método estadístico simplificado para las sobretensiones de frente lento, adaptado a la coordinación de aislamiento de líneas aéreas, puede utilizarse si se asume que la distribución de sobretensiones y el nivel de aislamiento, pueden definirse mediante un punto sobre cada una de estas curvas. La distribución de sobretensiones está identificada por la sobretensión estadística U2%_sf, que es la sobretensión que tiene un 2% de probabilidad de ser excedida. El nivel de aislamiento está identificado por la tensión soportada estadística, que es la tensión para la cual el aislamiento presenta un 90% de probabilidad de mantener su rigidez dieléctrica. La sobretensión representativa Urp se obtiene multiplicando la sobretensión estadística por un factor de coordinación estadístico Kcs: – fase a tierra

Kcs⋅Ue2%_sf;

– fase a fase

Kcs⋅Up2%_sf = 1,4⋅ Kcs⋅Ue2%_sf.

El riesgo de fallo está relacionado con el factor de coordinación estadístico Kcs. Para la determinación de las distancias de aislamiento eléctricas, Kcs puede tomarse igual a 1,05, que corresponde un riesgo de fallo del orden de 1,0 × 10−3.

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- 152 -

Tensiones a frecuencia industrial

Para el diseño y la coordinación del aislamiento, la tensión permanente representativa debe considerarse como constante e igual a la tensión más elevada de la red.

2

− fase a tierra − fase a fase

3

⋅ U s (valor de cresta);

2 ⋅ Us (valor de cresta). Tabla E.3 Sobretensiones representativas

Sobretensión representativa Urp Rayo Maniobra

Fase a tierra

Fase a Fase

U90%_ff_is

1,2 U90%_ff_is

Kcs ⋅ Ue2%_sf

1,4⋅ Kcs ⋅ Ue2%_sf

2

Frecuencia industrial

3

⋅ Us

2 ⋅ Us

U90%_ff_is

es el valor máximo de las tensiones soportadas a impulso tipo rayo al 90% de las cadenas de aisladores de la línea (∗);

Ue2%_sf

es el 2% de la sobretensión de frente lento fase a tierra que fatiga al intervalo en el aire (por ejemplo, sobretensiones de frente lento que tengan una probabilidad del 2% de ser sobrepasadas);

US

es la tensión más alta de la red (kV, valor eficaz).

(∗) Es posible que ciertas compañías propietarias no conozcan el valor U90%_ff_is .En este caso U90%_ff_is puede deducirse de las distancias de aislamiento de las cadenas de aisladores y de sus factores de intervalo en el aire. U90%_ff_is = Kz_ff ⋅ Kg_ff_is ⋅ 530 ⋅ dis donde: Kz_ff

es el factor de desviación (Kz = 0,961);

Kg_ff_is

es el factor de intervalo en el aire del impulso tipo rayo de las cadenas de aisladores;

dis

es la distancia de aislamiento entre los extremos de la cadena de aisladores.

E.2.4 Fórmulas para el cálculo

Para cada tipo de tensión, la tensión soportada de coordinación del intervalo en el aire deber ser mayor que o igual a la sobretensión representativa de forma que el rango de fallo sea aceptable. Considerando el factor de altitud a tener en cuenta para la corrección de la tensión soportada de coordinación (véanse los apartados 5.3 y E.2.5) así como la formulación de la tensión soportada requerida dada en el apartado E.2.2, se tiene:

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 U cw ≥ U rp  U cw   U rw = Ka   U = K ⋅ K ⋅ f (d) z g  rw Las fórmulas indicadas en la tabla E.5, dando las distancias de aislamiento eléctricas a ser utilizadas, pueden deducirse de estas expresiones.

E.2.5

Factor de altitud

Los valores dados en 5.3 han sido calculados para alturas hasta 1 000 metros. Las distancias de aislamiento eléctricas de las líneas diseñadas para una altura mayor o en un país donde la altura sea bastante menor, pueden ser corregidas usando los otros factores de altitud dados en la tabla E.4. Tabla E.4 Factor de altitud Ka dependiente de la tensión soportada de coordinación considerada Altitud

Factor de altitud Ka Hasta 200 kV

De 201 kV a 400 kV

De 401 kV a 700 kV

De 701 kV a 1 100 kV

Por encima de 1 100 kV

0

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

100

0,994

0,995

0,997

0,998

0,999

300

0,982

0,985

0,990

0,993

0,996

500

0,970

0,975

0,982

0,987

0,992

1 000

0,938

0,946

0,959

0,970

0,978

1 500

0,904

0,915

0,934

0,948

0,960

2 000

0,870

0,883

0,906

0,923

0,938

2 500

0,834

0,849

0,875

0,896

0,913

3 000

0,798

0,815

0,844

0,867

0,885

(m)

NOTA − Los valores de Ka han sido tomados de la Norma CEI 61472.

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Kz_pf Us

e Ka Kg_pf

530 ⋅ K a ⋅ K z_ff ⋅ K g_ff

=

1 ⋅ Ka K g_ff

K g_ff_is ⋅ dis

D pp = 530 ⋅ K a ⋅ K z_ff ⋅ K g_ff

Dpp 1, 2 ⋅ U90%_ff_is

0,55

Us 3 ⋅ K a ⋅ K z_pf ⋅ K g_pf

0 ,83

  − 1   

D50Hz_p-p

0 ,83 Us    750 ⋅ K a ⋅ K z_pf ⋅ K g_pf  − 1 e =  0 ,55    

es el número 2,718; es el factor de altitud de acuerdo con la tabla E.4; es el factor de intervalo en el aire a frecuencia industrial, expresado en términos del factor de intervalo en el aire de impulso tipo maniobra Kg, Kg_pf = 1,35 Kg − 0,35 Kg2; es el factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para tensiones a frecuencia industrial, Kz_pf = 0,91; es la tensión más elevada de la red (kV, valor eficaz).

D50Hz_p-e

  750 ⋅ e =  

1 = 0, 46

K cs ⋅ U 2%_sf 1,4 ⋅ K cs ⋅ U 2%_sf     1  1 080 ⋅ K a ⋅ K z_sf ⋅ K g_sf   1 080 ⋅ K a ⋅ K z_sf ⋅ K g_sf  ⋅ e − 1 ⋅ e − 1 Del D pp = 0 , 46         es el factor de altitud de acuerdo a la tabla E.4; es el factor de coordinación estadística; es el factor de intervalo en el aire para el impulso tipo maniobra, Kg_sf = Kg, de acuerdo con la tabla E.2; es el factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para sobretensiones de frente lento, Kz_sf = 0,922; es el 2% de la sobretensión de frente lento en el intervalo en el aire (por ejemplo sobretensión de frente lento que tiene una probabilidad del 2% de ser sobrepasada) D50Hz_p_e D50Hz_p_p

Para sobretensiones de frecuencia industrial

Ka Kcs Kg_sf Kz_sf U2%_sf

Del =

Del

es la distancia de aislamiento entre los extremos de la cadena de aisladores; es el factor de altitud de acuerdo a la tabla E.4; es el factor de intervalo en el aire para el impulso tipo rayo, expresado en términos del factor de intervalo en el aire para el impulso tipo maniobra K, Kg_ff = 0,74 + 0,26⋅Kg; es el factor de intervalo en el aire del impulso tipo rayo de la cadena de aisladores; es el factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para sobretensiones de frente rápido. Kz_ff = 0,961; es la tensión soportada a impulso tipo rayo al 90% por la cadena de aisladores instalada sobre la línea. Del Dpp

Para sobretensiones de frente lento(principalmente superiores a 245 kV)

Kg_ff_is Kz_ff U90%_ff_is

dis Ka Kg_ff

Para sobretensiones de frente rápido

U90%_ff_is

Tabla E.5 Fórmulas para el cálculo de Del, Dpp, D50Hz_p_e, D50Hz_p_p

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ANEXO F (Informativo) REQUISITOS ELÉCTRICOS

F.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo

Símbolo

Significado

D50Hz

Mínima distancia de aislamiento en el aire especificada para prevenir una descarga disruptiva a tensión de frecuencia industrial

Del

Mínima distancia de aislamiento en el aire especificada para prevenir una descarga disruptiva entre conductores y objetos con potencial de tierra durante sobretensiones de frente rápido o lento

Dpp

Mínima distancia de aislamiento en el aire especificada para prevenir una descarga disruptiva entre conductores de fase durante sobretensiones de frente rápido o lento

Ka

Factor de altitud

Kcs

Factor de coordinación estadística

Kg_sf

Factor de intervalo en el aire para un impulso tipo maniobra

Kz_ff

Factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para sobretensiones de frente rápido, Kz_ff = 0,961

Kz_pf

Factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para tensiones de frecuencia industrial, Kz_pf = 0,91

Kz_sf

Factor de desviación de la distribución de la tensión soportada del intervalo en el aire para sobretensiones de frente lento, Kz_sf = 0,922

U2%_sf

2% de la sobretensión de frente lento que fatiga al intervalo en el aire (por ejemplo, sobretensión de frente lento que tiene una probabilidad del 2% de ser excedida)

U90%_ff_is

Tensión soportada a impulso tipo rayo al 90% por las cadenas de aisladores instaladas en una la línea

US

Tensión más elevada de la red (en kV, valor eficaz)

F.2 Coordinación de aislamiento. Ejemplos de cálculo de Del, Dpp y D50Hz para diferentes tensiones de la red F.2.1 Rango I: Red de 90 kV equipada con cadenas de aisladores compuestas por 6 unidades

Los siguientes ejemplos ilustran el cálculo de las distancias de aislamiento eléctrico para una red de 90 kV equipada con cadenas de aisladores compuestas de 6 unidades, para líneas situadas a una altura, H, de 1 000 metros sobre el nivel del mar. •

La tensión más elevada de la red es US = 100 kV.

•

Para esta tensión de la red no es necesario considerar sobretensiones de maniobra.

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•

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Para este ejemplo, se considera que cuando se usan cadenas de aisladores compuestas por 6 unidades, el valor de la sobretensión de frente rápido a tener en cuenta es: – fase a tierra: U90%_ff_is = 385 kV.

•

Para el valor de la sobretensión calculado anteriormente y considerando la tabla E.4, los factores de altitud a ser usados a una altura de 1000 metros sobre el nivel del mar son: – sobretensiones de frente rápido: fase a tierra

Ka = 0,946;

fase a fase

Ka = 0,959.

– tensión a frecuencia industrial: fase a tierra y fase a fase •

•

•

Ka = 0,938.

Los factores de desviación a considerar son los siguientes: – sobretensiones de frente rápido

Kz_ff = 0,961;

– tensiones a frecuencia industrial

Kz_pf = 0,910.

Para las cuatro configuraciones del intervalo en el aire tenidas en cuenta en esta norma, los factores de intervalo en el aire (Kg_sf) definidos en la tabla E.2, para sobretensiones de frente lento, son como sigue: – conductor-conductor

1,60;

– conductor-ventana

1,25;

– conductor-estructura

1,45;

– conductor-obstáculo

1,30.

Los valores de las distancias de aislamiento eléctrico son entonces calculados usando las fórmulas definidas en el capítulo E.2, tabla E.5.

Configuración conductor-ventana (Kg_sf = 1,25):

– para sobretensiones de frente rápido Del =

385 = 0,75 m 530 × 0,946 × 0,961 × ( 0, 74 + 0, 26 × 1, 25 )

– para sobretensiones a frecuencia industrial 100    750 3 × 0 ,938 × 0 ,910 × (1,35 × 1,25 − 0 ,35 × 1,252 )  e − 1  D50Hz_p_e =   0 ,55    

0 ,83

= 0, 21 m

Para las configuraciones conductor-estructura y conductor-obstáculo el cálculo es el mismo, excepto por el valor del factor de intervalo en el aire. Las distancias se encuentran en la tabla F.1.

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Configuración conductor-conductor (Kg_sf = 1,60):

– para sobretensiones de frente rápido D pp =

1, 2 × 385 = 0 ,82 m 530 × 0,959 × 0,961 × ( 0 ,74 + 0 , 26 × 1,60 )

– para sobretensiones a frecuencia industrial 100    750 × 0 ,938 × 0 ,910 × (1,35 × 1,60 − 0 ,35 × 1,602 )  e − 1 D50Hz_p_p =    0,55    

0 ,83

= 0,30 m

Tabla F.1 Distancias de aislamiento − Red de 90 kV equipada con cadenas de aisladores compuestas de 6 unidades

Del y Dpp D50Hz a

cda − ventana

cda − estructura

cda − obstáculo

cda − cd

(Kg_sf = 1,25)

(Kg_sf = 1,45)

(Kg_sf = 1,30)

(Kg_sf = 1,60)

Del = 0,75 m

Del = 0,71 m

Del = 0,74 m

Dpp = 0,82 m

D50Hz_p_e = 0,21 m

D50Hz_p_e = 0,19 m

−

D50Hz_p_p = 0,30 m

cd: conductor.

F.2.2 Rango I: Red de 90 kV equipada con cadenas de aisladores compuestas por 9 unidades

El siguiente ejemplo ilustra el cálculo de las distancias de aislamiento eléctrico para una red de 90 kV equipada con cadenas de aisladores compuestas por 9 unidades, para líneas situadas a una altura de 1 000 metros sobre el nivel del mar. •

La tensión más elevada de la red es la misma que la del ejemplo anterior. Las distancias de aislamiento en el aire necesarias para resistir la tensión de frecuencia industrial son entonces las mismas.

•

La tensión soportada al 90% para sobretensiones de frente rápido del aislamiento de la línea, es muy superior cuando las cadenas de aisladores están compuestas por 9 unidades en vez de por 6 unidades. En este ejemplo se considera que cuando se usan cadenas de aisladores compuestas por 9 unidades, el valor de la sobretensión de frente rápido a tener en cuenta es: – fase a tierra: U90%_ff_is = 557 kV.

•

De acuerdo a la sobretensión mencionada más arriba, el factor de altitud a ser usado a una altura de 1 000 metros sobre el nivel del mar es: – fase a tierra y fase a fase: Ka = 0,959.

•

Siendo los demás factores iguales a los del ejemplo anterior, los valores de las distancias de aislamiento eléctrico se calculan entonces usando las fórmulas definidas en el capítulo E.2, tabla E.5:

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Configuración conductor-ventana (Kg_sf = 1,25):

– para sobretensiones de frente rápido Del =

557 = 1,07 m 530 × 0,959 × 0,961 × ( 0 ,74 + 0 , 26 × 1, 25 )

Para las configuraciones conductor-estructura y conductor-obstáculo el cálculo es el mismo excepto por el valor del factor de intervalo en el aire. Las distancias de aislamiento se encuentran en la tabla F.2. Configuración conductor-conductor (Kg_sf = 1,60):

– para sobretensiones de frente rápido D pp =

1, 2 × 557 = 1,18 m 530 × 0 ,959 × 0,961 × ( 0, 74 + 0, 26 × 1,60 )

Tabla F.2 Distancias de aislamiento − Red de 90 kV equipada con cadenas de aisladores compuestas por 9 unidades cda − ventana

cda − estructura

cda − obstáculo

cda − cd

(Kg_sf = 1,25)

(Kg_sf = 1,45)

(Kg_sf = 1,30)

(Kg_sf = 1,60)

Del = 1,07 m

Del = 1,02 m

Del = 1,06 m

Dpp = 1,18 m

Del y Dpp a

cd: conductor.

NOTA − Los valores de las distancias de aislamiento obtenidos en estos dos ejemplos muestran que para una tensión nominal dada, las distancias de aislamiento eléctricas pueden ser muy diferentes de una línea a otra, dependiendo del aislamiento de la línea. Esto justifica que la tabla 5.2 dé un valor de la distancia de aislamiento para cada valor de la tensión soportada a impulso tipo rayo. Conviene pues usar con prudencia la tabla 5.5, la cual da un valor de la distancia de aislamiento único para cada tensión de la red.

F.2.3 Rango II: Re de 400 kV

El siguiente ejemplo ilustra el cálculo de las distancias de aislamiento eléctrico para una red de 400 kV situada a una altura de 1 000 metros sobre el nivel del mar. •

La tensión más elevada de la red es US = 420 kV.

•

Para este ejemplo, se considera que cuando se usan cadenas de aisladores compuestas por 19 unidades, el valor de la sobretensión de frente rápido a tener en cuenta es: – fase a tierra: U90%_ff_is = 1 550 kV.

•

Para este ejemplo, se considera que el valor de la sobretensión de frente lento a tener en cuenta es: – fase a tierra: Kcs ⋅ U2%_sf = 1,05 × 1 050 = 1 103 kV; – fase a fase: 1,40⋅Kcs ⋅ U2%_sf = 1,40 × 1,05 × 1 050 = 1 544 kV.

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•

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De acuerdo a los valores de la sobretensión calculados anteriormente, los factores de altitud a ser usados a una altura de 1 000 metros sobre el nivel del mar son: − sobretensiones de frente lento y frente rápido: fase a tierra y fase a fase Ka = 0,978. − tensión de frecuencia industrial:

•

•

fase a tierra

Ka = 0,946;

fase a fase

Ka = 0,959.

Los factores de desviación a considerar son los siguientes: – sobretensiones de frente rápido

Kz_ff = 0,961;

– sobretensiones de frente lento

Kz_sf = 0,922;

– tensión a frecuencia industrial

Kz_pf = 0,910.

Los valores de las distancias de aislamiento eléctrico son entonces calculados utilizando las fórmulas definidas en el capítulo E.2, tabla E.5:

Configuración conductor-ventana (Kg_sf = 1,25):

– para sobretensiones de frente rápido Del =

1 550 = 2,92 m 530 × 0,978 × 0 ,961 × ( 0, 74 + 0, 26 × 1, 25 )

– para sobretensiones de frente lento

Del

1,05 × 1 050   1  1 080 × 0 ,978 × 0 ,922 × 1,25  = × e − 1 = 3, 20 m 0, 46    

– para sobretensiones a frecuencia industrial 420    750 3 × 0 ,946 × 0 ,910 × (1,35 × 1,25 − 0 ,35 × 1,252 )  e − 1  D50Hz_p_e =   0,55    

0 ,83

= 0,75 m

Para las configuraciones conductor-estructura y conductor-obstáculo los cálculos son los mismos excepto por el valor del factor de intervalo en el aire. Las distancias de aislamiento se encuentran en la tabla F.3.

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Configuración conductor-conductor (Kg_sf = 1,60):

– para sobretensiones de frente rápido D pp =

1, 2 × 1 550 = 3, 23 m 530 × 0 ,978 × 0 ,961 × ( 0, 74 + 0, 26 × 1,60 )

– para sobretensiones de frente lento

D pp

1,4 × 1,05 × 1 050   1  1 080 × 0 ,978 × 0 ,922 × 1,60  = × e − 1 = 3, 68 m 0, 46    

– para sobretensiones a frecuencia industrial 420    750 × 0 ,959 × 0 ,910 × (1,35 × 1,60 − 0 ,35 × 1,602 )  e − 1 D50Hz_p_p =    0 ,55    

0 ,83

= 1,17 m

Tabla F.3 Distancias de aislamiento − Red de 400 kV

Frente rápido Del y Dpp Frente lento Del y Dpp D50Hz a

cda − ventana

cda − estructura

cda − obstáculo

cda − cd

(Kg_sf = 1,25)

(Kg_sf = 1,45)

(Kg_sf = 1,30)

(Kg_sf = 1,60)

Del = 2,92 m

Del = 2,78 m

Del = 2,89 m

Dpp = 3,23 m

Del = 3,20 m

Del = 2,57 m

Del = 3,02 m

Dpp = 3,68 m

D50Hz_p_e=0,75 m

D50Hz_p_e = 0,70 m

-

D50Hz_p_p = 1,17 m

cd: conductor.

Las distancias de aislamiento mayores se dan para sobretensiones de maniobra excepto para la distancia de aislamiento interna Del obtenida con Kg_sf = 1,45 para sobretensión tipo rayo.

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ANEXO G (Normativo) SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

G.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo

Símbolo

Significado

A

Sección del conductor de puesta a tierra o electrodo de tierra en milímetros cuadrados

G

Densidad de la corriente de cortocircuito para el conductor de puesta a tierra

I

Corriente del conductor en amperios (valor eficaz)

IB

Corriente que fluye a través del cuerpo humano

Id

Corriente continua en un conductor de puesta a tierra

IE

Corriente de retorno de tierra

IEW

Corriente en un cable de tierra (en estado de equilibrio)

K

Constante que depende del material que constituye el conductor de corriente.

Ra

Resistencia eléctrica adicional (Ra = Ra1 + Ra2)

Ra1

Resistencia, por ejemplo, del calzado

Ra2

Resistencia a tierra del punto de contacto

r

Factor de reducción de los cables de tierra. También llamado “factor de apantallamiento de los cables de tierra”

s

Circunferencia de un conductor rectangular

tF

Duración de la corriente de falta en segundos

UD

Diferencia de potencial que actúa como una fuente de tensión en el circuito de contacto, con un valor limitado que garantiza la seguridad de una persona cuando se toman en cuenta resistencias adicionales (por ejemplo, calzado, material aislante de la superficie de contacto)

UT

Tensión aplicada de contacto (V)

UTp

Tensión aplicada de contacto admisible, es decir la tensión a la que está sometido el cuerpo humano

ZB

Impedancia total del cuerpo humano (Ω)

ZEW-E

Impedancia propia del cable de tierra

ZML-EW

Impedancia mutua entre conductores de fase y cables de tierra

β

Inversa del coeficiente de temperatura de resistencia del componente que conduce la corriente a 0 ºC

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θi

Temperatura inicial del electrodo de tierra (ºC)

θF

Temperatura final del electrodo de tierra (ºC)

ρE

Resistividad del suelo cerca de la superficie (Ω ⋅ m)

3Io

Suma de las corrientes de secuencia cero (homopolares)

G.2 Dimensiones mínimas de los materiales de los electrodos de tierra que aseguran una resistencia al esfuerzo mecánico y a la corrosión Tabla G.1 Dimensiones mínimas de los materiales de los electrodos de tierra

Material

Tipo de electrodo de tierra

Diámetro (mm) b

Conductor plano Perfil laminado (incluidas las cartelas) Tubería Galvanizado en Barra redonda para caliente una pica de tierra Barra redonda para un electrodo de tierra de Acero superficie Hilo redondo para Con recubrimiento de electrodo de tierra de a plomo superficie Con recubrimiento por Barra redonda para de cobre por extrusión una pica de tierra Con recubrimiento Barra redonda para electrolítico de cobre una pica de tierra Conductor plano Hilo redondo para electrodo de tierra de Puro superficie Cableado Cobre Tubería Estañado Cableado Galvanizado Conductor plano b Con recubrimiento de Cableado plomoa Hilo redondo

Dimensión mínima Recubrimiento/ Núcleo envainado Valor Valores Sección Espesor individual medios (mm) (mm2) (µm) (µm) 90 3 63 70

90 25

3

63

70

2

47

55

63

70

16 10

50

8

1 000

15

2 000

14,2

90

100

1 20 1 000 1 000

5 40

50

2

25c 1,8d 20 1,8d 1,8d

25 2 25 50 25 25

2

a

No conviene introducirlo directamente en el hormigón.

b

Plano, enrollado o cortado con bordes redondeados.

c

En condiciones extremas donde la experiencia muestre que el riesgo de corrosión y daño mecánico es extremadamente bajo puede usarse 16 mm2.

d

Diámetro de un hilo individual.

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G.3 Cálculo de la corriente admisible

Para corrientes de falta que son interrumpidas en menos de 5 s, la sección del conductor de puesta a tierra o electrodo de tierra debe calcularse mediante la siguiente fórmula (véase la Norma CEI 60724): A=

1 K

tF θ +β ln f θi + β

donde A

es la sección, en milímetros cuadrados;

I

es la corriente en el conductor, en amperios (valor eficaz);

tF

es la duración de la corriente de falta, en segundos;

K

es una constante que depende del material que compone el circuito de tierra y por el que circula la corriente. La tabla G.2 dispone de valores para los materiales más comunes;

β

es la inversa del coeficiente de temperatura de resistencia del componente que conduce la corriente a 0 °C (véase tabla G.2);

θi

es la temperatura inicial, en grados centígrados. Los valores pueden tomarse de la Norma CEI 60287-3-1. Si su valor no viene reflejado en las especificaciones de proyecto o en los NNA, debe adoptarse una temperatura ambiente del suelo de 20 ºC a una profundidad de 1 m;

θF

es la temperatura final, en grados Celsius. Tabla G.2 Constantes de los materiales Material

β en ºC

K en A ⋅ s1/2/mm2

Cobre

234,5

226

Aluminio

228,0

148

Acero

202,0

78

En condiciones comunes, donde el conductor de puesta a tierra está al aire libre y el electrodo de tierra está enterrado en el suelo, la densidad de corriente de cortocircuito G puede tomarse de la figura G.4 para una temperatura inicial de 20 ºC y temperaturas finales hasta 300 ºC. Para corrientes de falta de una duración más larga (como en redes con neutro aislado o con neutro puesto a tierra por bobina de compensación) las secciones recomendadas se muestran en la figura G.5. Si se elige una temperatura final distinta de 300 ºC (véase la figura G.4, líneas 1, 3 y 4) la corriente puede calcularse con un factor seleccionado de la tabla G.3: Por ejemplo, las temperaturas finales más bajas, son recomendadas para conductores aislados y conductores metidos en hormigón.

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Tabla G.3 Factores de conversión para corriente continua, de una temperatura final de 300 ºC a otra temperatura final Temperatura final ºC

Factor de conversión

400

1,20

350

1,10

300

1,00

250

0,90

200

0,80

150

0,70

100

0,60

1

Cobre, desnudo o con recubrimiento de zinc

2

Cobre, con recubrimiento de estaño o envainado en plomo

3

Aluminio solamente en conductores de puesta a tierra

4

Acero galvanizado

Las líneas 1, 3 y 4 son aplicables para una temperatura final de 300 ºC, la línea 2 para 150 ºC. La tabla G.3 contiene factores para la conversión de la densidad relativa de corriente de cortocircuito a otras temperaturas finales.

Fig. G.4 − Densidad de corriente de cortocircuito G para conductores de puesta a tierra y electrodos de tierra en función de la duración de la corriente de falta tF

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A: área de la sección de un conductor circular

A ⋅ s: producto de la sección y la circunferencia de un conductor rectangular 1

Cobre, puro o con recubrimiento de zinc

2

Cobre, con recubrimiento de estaño o envainado en plomo

3

Aluminio

4

Acero galvanizado

Las líneas 1, 3 y 4 son de aplicación para una temperatura final de 300 °C, la línea 2 para 150 °C. La tabla G.3 contiene factores para la conversión de la densidad relativa de corriente de cortocircuito a otras temperaturas finales.

Fig. G.5 − Corriente continua Id para conductores de puesta a tierra de secciones circulares y rectangulares

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G.4 Tensión de contacto y corriente en el cuerpo humano G.4.1 Equivalencia entre la tensión de contacto y la corriente en el cuerpo humano

Para el cálculo de los valores admisibles de tensiones de contacto para instalaciones de alta tensión se hacen las hipótesis siguientes: – la corriente va de una mano a los pies; – 50% de factor de probabilidad para la impedancia del cuerpo; – 5% de probabilidad de fibrilación ventricular; – no hay resistencias adicionales. NOTA − Estas hipótesis crean una curva de tensión de contacto con un riesgo estimado aceptable, teniendo en cuenta que la concurrencia de fallos a tierra es muy rara en redes de alta tensión y que la probabilidad de que haya personas presentes al mismo tiempo es muy pequeña.

Asumiendo que la base del cálculo de la corriente en el cuerpo humano está en la Norma CEI 60479-1, revisión 2 del capítulo 2, y teniendo en cuenta como límite admisible de corriente la curva c2 de la figura 5 (probabilidad de fibrilación ventricular menor al 5%, con la corriente circulando de la mano a los pies), resulta la tabla G.6 siguiente: Tabla G.6 Corriente admisible en el cuerpo humano IB dependiendo de su duración tF Duración de la falta tF

Corriente en el cuerpo humano IB

s

mA

0,05

900

0,10

750

0,20

600

0,50

200

1,00

80

2,00

60

5,00

51

10,00

50

Para obtener la tensión de contacto admisible aplicable, es necesario determinar la impedancia total del cuerpo humano. Esta impedancia depende de la tensión de contacto y del recorrido de la corriente; los valores para recorrido de la corriente de mano a mano o de mano a pie se indican en la Norma CEI 60479-1, a partir de los cuales se ha construido la tabla G.7 siguiente (probabilidad del 50% de que las impedancias del cuerpo sean menores o iguales al valor dado).

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Tabla G.7 Impedancia total del cuerpo humano ZB en función de la tensión aplicada de contacto UT, para un recorrido de la corriente de mano a mano o de mano a pie Tensión aplicada de contacto UT

Impedancia total del cuerpo humano ZB

V

Ω

25

3 250

50

2 625

75

2 200

100

1 875

125

1 625

220

1 350

700

1 100

1.000

1 050

Teniendo en cuenta un recorrido de la corriente de la mano a los pies, debe aplicarse un factor de corrección para la impedancia del cuerpo de 0,75. Teniendo en cuenta las dos tablas y considerando este factor de corrección, es posible, mediante un proceso iterativo, calcular una tensión de contacto límite para cada valor de la duración de la falta. Tabla G.8 Duración de la falta en relación con la tensión aplicada de contacto admisible UTp Duración de la falta tF

Tensión aplicada de contacto admisible UTp

s

V

0,05

735

0,10

633

0,20

528

0,50

204

1,00

107

2,00

90

5,00

81

10,00

80

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G.4.2 Cálculo teniendo en cuenta resistencias adicionales

UTp

es la tensión aplicada de contacto admisible, la tensión que cruza el cuerpo humano

ZB

es la impedancia del cuerpo humano

IB

es la corriente que fluye a través del cuerpo humano

UD

es la diferencia de tensión que actúa como fuente de tensión en un circuito de contacto, con un valor límite que garantice la seguridad de una persona cuando use resistencias adicionales conocidas (por ejemplo, calzado, material de superficie aislante)

Ra

es la resistencia adicional (Ra = Ra1 + Ra2)

Ra1

es, por ejemplo, la resistencia del calzado

Ra2

es la resistencia a tierra del punto de contacto

Fig. G.9 − Circuito equivalente para el cálculo de la tensión de contacto y la corriente en el cuerpo humano Tabla G.10 Valores para el cálculo

Tipo de contacto

Mano izquierda-pies

Factor de probabilidad para que el valor ZB no sea excedido Curva IB = f (t)

c2 en la figura 14 de la Norma CEI 60479-1

Impedancia del circuito

ZB (50%) + Ra

Resistencia adicional ∗

50%

Ra = Ra1 + Ra2 = Ra1 + 1,5 ρE∗

ρE es la resistividad del suelo cerca de la superficie (Ω ⋅ m).

Método de cálculo. tF

Duración de la falta

⇓

UTp = f (tF) ⇓

Usando una interpolación entre los valores de las tablas G.6 y G.8 o directamente de la curva UD1 de la figura 6.2

ZB = f (UTp)

Usando una interpolación entre los valores de las tablas G.6 y G.7

IB = UTp / ZB

Por definición:

⇓

UD (tF) = UTp (tF) + (Ra1 + Ra2) ⋅ IB = UTp (tF) + Ra ⋅ UTp (tF) / ZB = UTp (tF) ⋅(1 + Ra / ZB)

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El diagrama de la figura 6.2 muestra curvas UD = f(tF) para cuatro valores de Ra: Ra = 0 Ω; Ra = 1 750 Ω,

Ra1 = 1 000 Ω,

ρE = 500 Ω ⋅ m;

Ra = 4 000 Ω,

Ra1 = 1 000 Ω,

ρE = 2 000 Ω ⋅ m;

Ra = 7 000 Ω,

Ra1 = 1 000 Ω,

ρE = 4 000 Ω ⋅ m;

G.5 Medida de las tensiones de contacto Para cada medida de la tensión de contacto debe usarse un método por inyección de corriente (véase el capítulo H.4). Hay dos métodos alternativos aceptables que son: 1) La tensión de contacto se determina considerando al cuerpo humano con una resistencia de 1 kΩ. El(Los) electrodo(s) de medida para la simulación de los pies debe tener un área total de 400 cm2 y está presionado sobre la tierra con una fuerza total mínima de 500 N. Alternativamente, puede usarse una sonda, clavada al menos 20 cm en el interior de la tierra, en lugar de utilizar el electrodo de medida. Para la medida de la tensión de contacto en cualquier parte de la instalación, el electrodo debe estar situado a una distancia de un metro de la parte expuesta de la instalación. Para suelo seco u hormigón conviene colocarlo en un paño húmedo o una película de agua. Un electrodo de soldadura utilizado para la simulación de la mano, debe ser capaz de perforar el recubrimiento de la pintura (que no actúe como aislante). Un terminal del voltímetro es conectado al electrodo que simula la mano, el otro terminal al electrodo que simula el pie. Es suficiente llevar a cabo tales medidas como un ensayo por muestreo. NOTA − Para obtener una indicación rápida del límite superior de las tensiones de contacto, a menudo es suficiente con las medidas con un voltímetro con alta resistencia interna y una sonda introducida a 10 cm de profundidad.

2) La tensión de contacto se determina midiendo la tensión aplicada UD (figura G.9) usando un voltímetro de alta impedancia y calculando la tensión de contacto como se describe en el apartado G.4.2. Para las medidas de la tensión conducida en cualquier punto de la instalación, el electrodo debe situarse a una distancia de un metro del punto expuesto de la instalación. Un terminal del voltímetro está conectado al punto expuesto y el otro terminal al electrodo del pie, una sonda introducida al menos 20 cm en la tierra. G.6 Factor de reducción debido a los cables de tierra de las líneas aéreas G.6.1 Generalidades Los cables de tierra de líneas aéreas participan en la evacuación a tierra de las corrientes de falta. Ellos llevan o transmiten una parte de la corriente de falta a tierra del circuito correspondiente. Por este efecto, el sistema de puesta a tierra de una instalación de alta tensión afectada por una falta a tierra, será más efectiva en descargar la corriente de falta a tierra. El factor de reducción describe el nivel de este efecto. El factor de reducción r de un cable de tierra de una línea aérea trifásica, es la relación de la corriente de retorno a tierra sobre la suma de las corrientes de secuencia cero del circuito trifásico: r = IE / 3 Io = (3Io − IEW) / 3Io donde IEW

es la corriente en el cable de tierra (en estado de equilibrio);

IE

es la corriente de retorno a tierra;

3Io

es la suma de las corrientes de secuencia cero (homopolares).

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Para las corrientes equilibradas de una línea aérea, el factor de reducción de un cable de tierra, puede ser calculado sobre la base de la impedancia propia del cable de tierra ZEW−E y la impedancia mutua entre los conductores de fase y el cable de tierra ZML−EW: r = (ZEW-E − ZML-EW) / ZEW-E = 1 − (ZML-EW / ZEW-E) La característica más influyente para ZML-EW es la distancia media entre los conductores de fase y el cable de tierra y para ZEW-E la resistencia del cable de tierra. Por tanto, el efecto de reducción de un cable de tierra con respecto a la corriente de tierra aumenta (r tiende a ser pequeña) con una distancia menor entre conductores de fase y cable de tierra y con menor resistencia del cable de tierra. G.6.2 Valores de los factores de reducción de las líneas aéreas

Los valores de los factores de reducción varían en un rango de 0,2 a 1 y dependen de varios parámetros, por ejemplo: geometría de la línea, ubicación del(de los) cable(s) de tierra respecto a los conductores de fase, resistividad del suelo, número de cables de tierra y su resistencia.

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ANEXO H (Informativo) SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

H.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo

Símbolo

Significado

D

L/π Diámetro del electrodo de tierra en anillo

d

Diámetro del electrodo de tierra en conductor cableado o anchura media de un conductor de tierra plano/Diámetro de la pica de tierra

I0

Corriente de secuencia cero durante la falta

IE

Corriente a tierra durante la falta

Im

Corriente medida en ensayo

L

Longitud del conductor de tierra plano/longitud de la pica de tierra

RE

Resistencia a tierra

RER

Resistencia del electrodo de tierra en anillo

RES

Resistencia del cable plano de electrodo de tierra

Rt

Resistencia de la base de la torre

r

Factor de reducción para cables de tierra. También llamado “factor de pantalla de cables de tierra”

UE

Incremento del potencial de tierra

Uem

Tensión medida entre el sistema de puesta a tierra y una sonda en el área de la tierra de referencia

ZE

Impedancia a tierra, obtenida por ejemplo por medida o por cálculo

ZS

Impedancia de un vano del cable de tierra

ρE

Resistividad del suelo en Ω ⋅ m

H.2 Bases para la verificación H.2.1 Resistividad del suelo

La resistividad del suelo ρE varía considerablemente en diferentes lugares según el tipo de suelo, tamaño del grano, densidad y humedad (véase la tabla H.1).

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Tabla H.1 Resistividades del suelo para corrientes alternas (rango de valores que son frecuentemente medidos) Resistividad del suelo ρE

Tipo de suelo

en Ω ⋅ m

Suelo pantanoso

De 5 a 40

Limo, arcilla, humus

De 20 a 200

Arena

De 200 a 2 500

Grava

De 2 000 a 3 000

Roca a la intemperie

Mayormente menor a 1 000

Arenisca

De 2 000 a 3 000

Granito

Hasta 50 000

Morrena

Hasta 30 000

Hasta algunos metros de profundidad los cambios de humedad pueden causar variaciones temporales de la resistividad del suelo. Además, ha de considerarse que la resistividad del suelo puede cambiar considerablemente con la profundidad , pues se encuentran habitualmente capas de suelo de naturaleza netamente distintas. H.2.2 Resistencia a tierra

La resistencia a tierra RE de un electrodo de tierra depende de la resistividad del suelo así como de las dimensiones y disposición del electrodo de tierra. Depende principalmente de la longitud del electrodo de tierra y en menor medida de la sección. Las figuras H.2 y H.3 muestran los valores de la resistencia a tierra para electrodos de tierra en la superficie o picas de tierra, respectivamente, en función de la longitud total. En el caso de electrodos de tierra muy largos en superficie (por ejemplo, electrodos de tierra constituidos por cables), la resistencia a tierra disminuye con la longitud, pero se aproxima a un valor límite. Los electrodos de tierra de las cimentaciones pueden ser considerados como electrodos de tierra enterrados en el suelo de alrededor. La resistencia a tierra de una toma de tierra en forma de malla es aproximadamente: RE =

ρE 2D

donde D

es el diámetro de un círculo con el mismo área que la toma de tierra mallada.

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Fig. H.2 − Resistencia a tierra RE de electrodos de tierra superficiales (hechos de conductor plano, redondo o cableado) para una disposición rectilínea o circular en suelo homogéneo Los valores están calculados de acuerdo con las fórmulas siguientes: – resistencia del electrodo de tierra de cable plano:

RES = (ρE/πL) ln(2L/d);

– resistencia del electrodo de tierra en anillo:

RER = (ρE/π2D) ln(2πD/d).

donde L

es la longitud del conductor de tierra plano;

D

es el diámetro del electrodo de tierra en anillo = L/π;

d

es el diámetro del electrodo de tierra cableado o mitad de la anchura de un conductor de tierra plano (supuesto aquí como 15 mm);

ρE

es la resistividad del suelo en Ω ⋅ m;

π

es el número 3,1416

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Fig. H.3 − Resistencia a tierra RE de picas de tierra, verticalmente enterradas en suelo homogéneo

Valores calculados de acuerdo con la fórmula siguiente: RE = (ρE/2πL) ⋅ ln (4L/d) donde L

es la longitud de la pica de tierra;

d

es el diámetro de la pica de tierra (aquí se asume que es 20 mm);

ρE

es la resistividad del suelo en Ω ⋅ m.

π

es el número 3,1416

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H.3 Instalación de electrodos de tierra y conductores de puesta a tierra H.3.1 Instalación de electrodos de tierra H.3.1.1 Electrodos de tierra horizontales. Los electrodos de tierra horizontales se ponen habitualmente en el fondo de una zanja o excavación de una cimentación.

Se recomienda que: – sean rodeados con tierra ligeramente apisonada, – las piedras o grava no deberían estar directamente en contacto con los electrodos de tierra enterrados, – el suelo natural que sea corrosivo para el metal usado en el electrodo debería ser reemplazado por un relleno adecuado. H.3.1.2 Picas de tierra verticales o inclinadas. Conviene que las picas de tierra verticales o inclinadas sean clavadas en el suelo y separadas por una distancia no menor que la longitud de la pica.

Conviene que se usen herramientas apropiadas para proteger de todo daño a los electrodos mientras se clavan en el suelo. H.3.1.3 Unión de los electrodos de tierra. Las uniones utilizadas para conectar las partes conductoras de una red de tierra, con electrodos de tierra dentro de la propia red, deberían tener las dimensiones adecuadas para asegurar una conducción eléctrica y un esfuerzo térmico y mecánico equivalente a los de los propios electrodos.

Los electrodos de tierra deberían ser resistentes a la corrosión y no deberían ser susceptibles de crear pares galvánicos. Las uniones usadas para el ensamblaje de picas deberían tener el mismo esfuerzo mecánico que las picas mismas y deberían resistir fatigas mecánicas durante su colocación. Cuando metales diferentes, que crean pares galvánicos, causando posiblemente una corrosión galvánica, tengan que ser conectados, las uniones deberían protegerse por medidas duraderas contra el contacto, colocando electrolitos en sus alrededores. H.3.2 Instalación de conductores de puesta a tierra

En general conviene que el recorrido de los conductores de puesta a tierra sea lo más corto posible. H.3.2.1 Colocación de los conductores de puesta a tierra. Se pueden considerar los siguientes métodos de instalación:

– conductores de puesta a tierra enterrados: solamente se requiere protección contra daños mecánicos; – conductores de puesta a tierra instalados de forma accesible: los conductores de puesta a tierra, por encima de la tierra, deberían instalarse de forma tal que permanezcan accesibles. Si hay riesgo de daño mecánico, el conductor de puesta a tierra debería ser adecuadamente protegido; – conductores de puesta a tierra empotrados en hormigón: los conductores de puesta a tierra pueden también ser metidos en hormigón. Conviene que estén disponibles los terminales y fácilmente accesibles a ambos extremos. Conviene prestar especial atención para evitar la corrosión donde el conductor de puesta a tierra desnudo entra en el suelo o en el hormigón. H.3.2.2 Conexiones de los conductores de puesta a tierra. Las conexiones deberían tener una buena continuidad eléctrica, para prevenir cualquier aumento de temperatura inaceptable bajo condiciones de corriente de falta.

Las uniones no deberían soltarse y deberían protegerse contra la corrosión. Cuando los diferentes metales, que crean pares galvánicos que causen una corrosión galvánica, hayan de conectarse, las uniones deberían protegerse con medidas duraderas contra cualquier contacto, colocando electrolitos en sus alrededores.

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Deberían utilizarse los elementos apropiados para conectar el conductor de puesta a tierra al electrodo de tierra, al terminal principal de tierra y a cualquier parte metálica. Conviene que sea imposible desmontar las uniones sin herramientas. H.4 Medidas para y sobre los sistemas de puesta a tierra H.4.1 Medida de la resistividad del suelo

Las medidas de la resistividad del suelo para la predeterminación de la resistencia a tierra o la impedancia a tierra deberían llevarse a cabo de acuerdo a un método de cuatro sondas (por ejemplo, el método Wenner), por el que se puede determinar la resistividad del suelo para diferentes profundidades. H.4.2

Medida de la resistencia a tierra e impedancias a tierra

Estas resistencias e impedancias pueden determinarse de diferentes formas El método a aplicar depende del tamaño del sistema de puesta a tierra, del grado de interferencias y de las tensiones parásitas. NOTA − Debería prestarse atención, al hecho de que mientras se llevan a cabo las medidas y los preparativos, incluso cuando está desconectada, pero especialmente durante la medida, entre las partes a tierra (por ejemplo, entre el apoyo y el cable de tierra desconectado), pueden aparecer peligrosas tensiones de contacto.

Ejemplos de métodos adecuados para las medidas y tipos de instrumental son: a) Método caída de potencial con el equipo para ensayos de tierra ("tester") Este instrumento es utilizado para electrodos de tierra y redes de puesta a tierra de pequeña o mediana dimensión, por ejemplo, picas de tierra, electrodos de tierra de cable plano, tomas de tierra de apoyos de líneas aéreas con cables de tierra conectados o desconectados, redes de puesta a tierra de alta tensión y separación de las redes de puesta a tierra de baja tensión. La frecuencia de la tensión alterna usada no debería exceder de 150 Hz. El electrodo de tierra bajo ensayo, electrodo sonda y electrodo auxiliar deberían estar sobre el suelo alineados y tan alejados como sea posible. La distancia entre la sonda y la puesta a tierra bajo ensayo, deber ser al menos 2,5 veces la máxima longitud del electrodo de tierra bajo ensayo (en la dirección de la medida), pero no menor de 20 m; la distancia del electrodo auxiliar debería ser al menos 4 veces, pero no menor de 40 m. b) Medidor de tierra de alta frecuencia Este instrumento facilita, sin desconectar el cable de tierra, la medida de la resistencia a tierra de un apoyo. Conviene que la frecuencia de la corriente de medida sea tan elevada, que origine que la impedancia del cable de tierra y los apoyos vecinos llegue a ser alta, representando un circuito de derivación a tierra prácticamente despreciable frente a la toma de tierra del apoyo individual considerado de la línea aérea. c) Método de inyección de corriente de alta intensidad Este método es usado particularmente para la medida de la impedancia a tierra de grandes redes de puesta a tierra, pero también en el caso donde las transferencias de potencial (por ejemplo tuberías metálicas) son tenidas en cuenta y, por lo tanto, son necesarias mayores distancias entre la red de puesta a tierra del apoyo considerado y el electrodo de tierra remoto. Aplicando una tensión alterna próxima a la frecuencia industrial, entre la red de puesta a tierra y el electrodo de tierra remoto, una corriente de ensayo Im es inyectada dentro de la red de puesta a tierra, produciendo una elevación de potencial medible de la red. Para la medida, no conviene desconectar los cables de tierra y cables apantallados que tienen efecto sobre las tomas de tierra, y que están normalmente conectados a la red de puesta a tierra.

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El módulo de la impedancia a tierra ZE viene dado por: ZE =

U em Im ⋅ r

donde Uem

es la tensión medida entre el sistema de puesta a tierra y una sonda en el área de la tierra de referencia (tierra remota), en voltios;

Im

es la corriente de ensayo medida, en amperios;

r

es el factor de reducción de cables de tierra.

El factor de reducción puede determinarse mediante cálculo o medida. Para líneas aéreas sin cables de tierra r = 1. Conviene tener en cuenta los cables de tierra de líneas situadas sobre apoyos separados, paralelos a la línea objeto de ensayo, entre la red de puesta a tierra y el electrodo de tierra remoto, si están conectados a la red de puesta a tierra medida. En la medida de lo posible, conviene que la distancia entre la red de puesta a tierra ensayada y el electrodo de tierra remoto, no sea menor de 5 km. Conviene igualmente que la corriente de ensayo sea tan alta, que las tensiones medidas sean mayores que las posibles tensiones de interferencia o parásitas. Esto se asegura generalmente para corrientes de ensayo de más de 50 A. La resistencia interna del voltímetro debería ser al menos 10 veces la resistencia a tierra de la sonda. NOTA − Para redes de puesta a tierra pequeñas, pueden ser suficientes distancias y corrientes de ensayo menores. Las posibles tensiones de interferencia o parásitas deberían tenerse en cuenta.

H.4.3 Determinación del incremento del potencial de tierra

El incremento del potencial de tierra UE es dado por: UE = ZE ⋅ IE donde IE

es la corriente a tierra;

ZE

es la impedancia a tierra, obtenida por ejemplo por medida o cálculo. El cálculo aproximado teniendo en cuenta cables de tierra y el efecto de los apoyos vecinos puede hacerse usando la ecuación:

(

ZE = 0, 25 ⋅ ZS +

ZS ⋅ ( 4 ⋅ R t + ZS )

)

donde ZS

es la impedancia de un vano del cable de tierra;

Rt

es la resistencia de tierra de los apoyos.

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La corriente a tierra durante una falta es dada por: IE = r ⋅ 3 I0 donde r

es el factor de reducción debido a los cables de tierra;

I0

es la corriente homopolar (de secuencia cero) durante la falta.

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ANEXO J (Normativo) TORRES DE ACERO DE CELOSÍA

En los siguientes capítulos y apartados se hace referencia, entre paréntesis, a los correspondientes capítulos y apartados del Eurocódigo ENV 1993-1-1. J.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo

Símbolo

Significado

A

Área de la sección transversal; área de la sección transversal bruta del tornillo

Aeff

Área de la sección transversal efectiva

Anet

Sección transversal neta (descontando agujeros)

As

Área resistente a tracción del tornillo

b

Anchura nominal

beff

Anchura efectiva del ala del perfil

c

Distancia entre presillas en los perfiles compuestos

d

Diámetro del tornillo

d0

Diámetro del agujero

E

Módulo de la elasticidad

e1

Distancia longitudinal desde el centro de un agujero al extremo adyacente del perfil

e2

Distancia transversal desde el centro del agujero al borde del ala del perfil

F

Carga horizontal concentrada

fu

Tensión de rotura a tracción

fub

Tensión de rotura a tracción del tornillo

fy

Límite elástico

fyd

Límite elástico de diseño

i

Radio de giro, alrededor del eje considerado

L

Longitud del elemento

Mc Rd

Momento de flexión resistente de diseño

Msd

Momento de flexión en la sección transversal

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m

Número de perfiles

N

Fuerza axial

Nd

Fuerza de compresión; fuerza en un elemento comprimido

NR,d

Valor de diseño de la resistencia al pandeo

Nsd

Valor de diseño de la fuerza a tracción o compresión en la sección transversal

P1

Distancia entre dos agujeros en la dirección del esfuerzo

p

Distancia entre dos agujeros medida perpendicularmente al eje del elemento

Sd

Fuerza de tracción; fuerza en el elemento soporte (tracción o compresión)

s

Distancia entre dos agujeros consecutivos a distinto gramil

t

Espesor

Weff

Módulo resistente de la sección eficaz

γM1

Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia del elemento, en flexión, o tracción, o pandeo

γM2

Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia en la sección neta de los agujeros de los tornillos

γMb

Coeficiente parcial de seguridad para la resistencia de uniones atornilladas

λ

Esbeltez del elemento, para la carga de pandeo considerada

λeff

Esbeltez efectiva

λ

Esbeltez corregida (esbeltez sin dimensión para la carga de pandeo considerada)

λp

Relación entre el ancho y el espesor (b/t) del ala

ρ

Factor de reducción

χ

Factor de reducción

J.2 Clasificación de las secciones transversales (Apartado 5.3) J.2.1 Generalidades

Elementos estructurales de diferentes formas pueden emplearse para las torres de líneas eléctricas, pero las formas más comúnmente adoptadas son perfiles angulares y este anexo de esta normativa trata solamente de este tipo de elementos, tanto laminados en caliente como conformados en frío. J.2.2 Clasificación (Apartado 5.3.2)

Todas las secciones se consideran de clase 3 ó 4 de acuerdo con el apartado 5.3.2 del Eurocódigo ENV 1993-1-1.

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J.2.3 Propiedades de la sección transversal efectivo de los elementos a compresión (Apartado 5.3.5)

Las propiedades de la sección transversal deben basarse sobre el ancho efectivo beff del ala del perfil. En el caso de un angular de alas desiguales, cada ala se considera individualmente y la sección neta se calcula como la sección bruta menos la reducción de la sección de cada ala. En el caso de un angular conectado por una sola ala, la reducción se aplica solamente al ala conectada debido a que el ala no conectada está parcialmente en tensión. La anchura efectiva debe obtenerse a partir de la anchura nominal b del ala, asumiendo una distribución uniforme de tensiones, como sigue: λp = b/t

(

λ p = λ p / 28, 4 ε

Kσ

) con K

σ

= 0,43 y ε =

( 235 / f y ) , f

y

en MPa

beff = ρ ⋅ b donde t

es el espesor;

b

es la anchura nominal;

ρ

es el factor de reducción como sigue:

Para perfiles laminados en caliente λ p ≤ 0,91

cuando:

0,91 < λ p ≤ 1,213

ρ=1 ρ = 2 − λ p / 0,91

λ p > 1,213

ρ = 0,98 / λp2

λp ≤ 0,809

ρ=1

Para perfiles conformados en frío cuando:

0,809 < λp ≤ 1,213 λp > 1,213

ρ = (5 − λp / 0,404) / 3 ρ = 0,98 / λp2

beff debe usarse para calcular el área de la sección transversal efectiva Aeff y el módulo resistente Weff. Estas disposiciones relativas al caso de perfiles conformados en frío pueden reemplazarse por los requisitos del Eurocódigo ENV 1993-1-1 cuando esté disponible. La sección transversal efectiva, en lugar de la sección transversal bruta, generalmente no necesita considerarse en un análisis elástico global.

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J.3 Características de las secciones transversales (Apartado 5.4.2) J.3.1 Sección transversal bruta (Apartado 5.4.2.1)

Las características de la sección transversal bruta deben determinarse utilizando las dimensiones especificadas; los agujeros para los tornillos no necesitan deducirse. Los elementos de empalme no deben incluirse. J.3.2 Sección neta (Apartado 5.4.2.2)

1) El área de la sección neta de un angular unido a través de las dos alas debe tomarse como la suma de las áreas netas de las dos alas. 2) El área neta debe tomarse como el área bruta menos una apropiada deducción para todos los agujeros. Si los agujeros están al tresbolillo deben calcularse dos valores para el área neta y el valor menor debe considerarse como el área neta. – El primer valor se obtiene deduciendo del área bruta, las áreas correspondientes a todos los agujeros en una sección perpendicular al eje del perfil. – El segundo valor se obtiene deduciendo del área bruta del perfil las áreas de todos los agujeros en cualquier línea diagonal o en zigzag y extendiéndose progresivamente a través del elemento o parte de él, y después añadiendo s2 ⋅ t / (4p) para cada espacio oblicuo. (s ≠ 0 como se muestra en la figura J.1).

Fig. J.1 − Agujeros escalonados

donde s

es la distancia entre dos agujeros al tresbolillo medida a lo largo del eje del elemento;

p

es la distancia entre los mismos dos agujeros medida perpendicularmente al eje del elemento;

t

es el espesor del elemento.

3) El área de la sección neta de un perfil conectado a través de un ala al extremo del elemento debe tomarse como el área neta del ala conectada, mas la mitad del área del ala no conectada. 4) En el caso de unión con un solo tornillo, el área neta debe tomarse como el área neta del ala conectada.

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J.4 Comprobación de la resistencia de la sección transversal J.4.1 Tracción (Apartado 5.4.3)

Para un elemento sometido a tracción, el valor de diseño de la fuerza tracción Nsd debe satisfacer los límites siguientes: 1) En el caso de dos alas conectadas: Nsd ≤ 0,9 Anet fu / γM2 2) En el caso de un ala conectada, como en la figura J.2

Fig. J.2 − Ángulo con un ala conectada

con 1 tornillo: Nsd = (b1 − d0) t fu / γM2 con 2 o más tornillos: b   Nsd =  b1 - d 0 + 2  t f u / γ M2 2   En el caso de uniones soldadas, debe hacerse referencia al apartado 6.6.10 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. J.4.2 Compresión (Apartado 5.4.4)

El valor de diseño de la fuerza de compresión Nsd en cada sección transversal debe satisfacer: Nsd ≤ Aeff fy / γM1 J.4.3 Momento flector (Apartado 5.4.5)

El momento de diseño de resistencia de una sección transversal sin agujeros de tornillos debe determinarse como sigue: Mc Rd = Weff fy / γM1 donde Weff

es el módulo resistente de la sección efectiva correspondiente a Aeff.

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J.4.4 Fuerzas axiales y momentos flectores (Apartado 5.4.8.3)

La sección transversal sin agujeros de tornillos se considera satisfactoria si satisface la expresión siguiente: Msdyy Nsd Msdzz ≤1 + + A eff.fyd Weffy.fyd Weffzz.fyd donde – Aeff y Weff de los perfiles angulares están definidos en el apartado J.2.3; – Para Aeff y Weff de otros tipos de perfiles debe hacerse referencia a los apartados 5.3 y 5.4.5 del Eurocódigo ENV 1993-1-1; – fyd = fy / γM1. Cuando se determinen los valores efectivos Aeff y Weff solamente deben considerarse los efectos de reducción para las secciones sometidas a compresión. J.5 Comprobación de la resistencia al pandeo de los elementos (Apartado 5.5) J.5.1 Elementos sometidos a compresión (Apartado 5.5.1) J.5.1.1 Pandeo por flexión. Para elementos sometidos a compresión axial, el valor de diseño de la fuerza de compresión, Nd, dividido por el valor de diseño de la resistencia al pandeo, NR, , debe satisfacer:

Nd ≤1 N R,d La resistencia al pandeo de diseño está definida por: NR,d = χ Aeff fy / γM1 El factor de reducción χ se define por la fórmula del apartado 5.46 del Eurocódigo ENV 1993-1-1, y depende de: – la esbeltez λ; – las propiedades E y fy del material; – la curva de pandeo. El diseño de la torre debe hacerse: – solamente por cálculo; o – por cálculo validado por un ensayo de carga a escala real. Si el diseño se hace solamente por cálculo debe aplicarse el procedimiento siguiente: – la curva de pandeo apropiada a usar debe ser la curva definida en el apartado 5.5.1 del Eurocódigo ENV 1993-1-1 con factor de imperfección α = 0,49; – la esbeltez apropiada λ debe determinarse de acuerdo con los capítulos J.6 y J.7, donde los valores recuadrados pueden reemplazarse por los valores dados en los NNA;

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– el factor de reducción χ se calcula entonces utilizando la fórmula del apartado 5.46 del Eurocódigo ENV 1993-1-1, con:

λ=

λ π

f y A eff E A

Si el diseño está hecho mediante cálculo y validado por ensayos de carga a escala real se debe aplicar el procedimiento siguiente: – la curva apropiada de pandeo a usar debe ser la curva b del apartado 5.5.1 del Eurocódigo ENV 1993-1-1; – la esbeltez apropiada λ debe determinarse de acuerdo con los capítulos J.6 y J.7, sin cambiar los valores recuadrados; – la esbeltez corregida λ para las cargas de pandeo en la ecuación del apartado 5.4.6 del Eurocódigo ENV 1993-1-1 es reemplazada por la esbeltez efectiva λeff determinada en los capítulos J.8 y J.9; – el factor de reducción χ se calcula entonces utilizando la fórmula del apartado 5.46 del Eurocódigo ENV 1993-1-1.

Los NNA o las especificaciones de proyecto deben establecer en que medida son exigibles los ensayos de carga a escala real. Estos apartados prevalecen sobre el apartado 5.8 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. J.5.1.2 Pandeo por flexotorsión. La esbeltez corregida λ para el pandeo por flexotorsión debe calcularse mediante una fórmula aceptada que debe entonces utilizarse en el cálculo del factor de reducción χ como se explica en el apartado J.5.1.1.

Para perfiles de alas iguales la esbeltez puede calcularse aproximadamente mediante la fórmula: λp =

5 b π t

f y A eff E A

J.5.2 Pandeo lateral de las vigas (Apartado 5.5.2)

La resistencia de cálculo al pandeo lateral de una viga flexionada no arriostrada contra alabeo debe determinarse en concordancia con las indicaciones dadas en el apartado 5.5.2 del Eurocódigo ENV 1993-1-1, teniendo en cuenta el apartado J.5.1 anterior. J.5.3 Flexión y tracción (Apartado 5.5.3)

Deben seguirse las indicaciones dadas en el apartado 5.5.3 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. J.5.4 Flexión y compresión (Apartado 5.5.4)

Deben seguirse las indicaciones dadas en el apartado 5.5.4 del Eurocódigo ENV 1993-1-1, teniendo en cuenta el apartado J.5.1 anterior.

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J.6 Longitud de pandeo de los elementos J.6.1 Generalidades

1) Hay varias configuraciones diferentes, que son comúnmente utilizadas en torres de celosía, y cada una requiere consideraciones diferentes. 2) La longitud de pandeo, y por lo tanto la capacidad de un elemento depende del tipo de triangulación utilizada para estabilizar el elemento. 3) Se debe determinar la esbeltez λ según los apartados J.6.2 y J.6.3, para el pertinente modo de pandeo. J.6.2 Montantes y elementos principales J.6.2.1 Generalidades

– La máxima esbeltez recomendada para montantes y elementos principales no debería exceder de 120. – La sección transversal de los elementos consiste normalmente en un perfil. Para elementos compuestos debe hacerse referencia al apartado J.6.4. J.6.2.2 Elementos simples. Se necesitan considerar varios casos, como muestra la figura J.3, y la esbeltez para los perfiles debe tomarse como:

Montante con diagonal simétrica (a) (b)

λ

=

1,0 L / ivv

Montante con soporte transversal intermedio (c)

λ

=

1,0 L / iyy

Montante con diagonal escalonada (d)

λ

=

1,0 L / iyy

Fig. J.3 − Montantes con diagonales simétricas y al tresbolillo

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J.6.3 Tipos de triangulaciones J.6.3.1 Generalidades

1) Los tipos habituales de triangulaciones primarias se muestran en la figura J.4. Las barras secundarias pueden utilizarse para subdividir las primarias o los montantes principales como se muestra, por ejemplo, en la figura J.5. 2) Es una buena práctica limitar la esbeltez de las diagonales principales de 200 y la de los elementos secundarios a 240. Se dan, para casos especiales, otras esbeltezas en los apartados J.6.3.4.(2), J.6.3.5.(3), J.6.3.7.(2) y J.7.2.(5). 3) La sección transversal de las diagonales usuales consiste en un solo perfil. Véase el apartado J.6.4 para los elementos compuestos. 4) En el caso de elementos largos, puede ser conveniente tener en cuenta las fatigas de flexión inducidas por la acción del viento sobre los elementos mismos, además de la carga axial. 5) La esbeltez λ de las diagonales depende –entre otras cosas− de las características de las uniones y de las excentricidades. En lo que sigue la influencia de estas uniones es sustituida por el uso de valores recuadrados 1,0 en las fórmulas para calcular λ. En el caso de cálculos no validados por ensayos de carga (véase el apartado J.5.1.1) pueden darse en los NNA valores especiales, que tienen en cuenta los efectos arriba indicados. 6) El ángulo entre un elemento principal y uno diagonal no debe ser menor de 15º. J.6.3.2 Celosía simple. Una celosía simple es normalmente usada cuando las cargas son ligeras y las longitudes relativamente cortas, como por ejemplo en la parte superior de las torres de celosía [véase la figura J.4(a)]. La esbeltez debe tomarse como:

λ = 1,0 L / ivv

En el caso de la figura J.4(b) para los ángulos λ = 1,0 L1 / ivv y λ = 1,0 L2 / iyy. J.6.3.3 Celosía cruzada

1) Considerando que ambos elementos son continuos [véase la figura J.4(c)] y están unidos con al menos un tornillo, la intersección puede considerarse como un punto fijo en el plano de las celosías. La longitud de pandeo es por lo tanto: 1,0 L1 y la esbeltez debe tomarse como: λ = 1,0 L1 / ivv

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Fig. J.4 − Tipos habituales de diagonales

2) La limitación del desplazamiento perpendicular al plano de las celosías depende de la relación Sd / Nd, con

Sd =Esfuerzo en el elemento de apoyo (tensión o compresión) Nd = Esfuerzo en elemento comprimido,

y las siguientes esbeltezas adicionales, λ2, deben considerarse: Sd = fuerza de tracción y Sd / Nd ≥ 2/3 λ2 = λ1 = 1,0 L1 / ivv (sujeción completa)

Sd = fuerza de tracción y Sd / Nd < 2/3 λ2 = 1,0

L1 i yy

2 - 1,5 Sd

Nd

Sd = fuerza de compresión y Sd < Nd λ2 = 1,0

L1 i yy

2 + 2 Sd

N d con λ 2 ≤

L2 i yy

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Fig. J.5 − Uso del sistema de diagonales secundarias J.6.3.4 Cruce de diagonales con elementos secundarios

1) Cuando se usan elementos secundarios para estabilizar los montantes [véase la figura J.4(d)], entonces se utiliza L1 como longitud de pandeo respecto al eje de inercia mínima. La esbeltez debe tomarse como: λ1 = 1,0 L1 / ivv

2) El pandeo debe comprobarse sobre la longitud L2 respecto al eje de inercia medio: λ2 = 1,0 L2 / iyy

multiplicado por el factor apropiado, dependiendo de Sd / Nd, como se indica en el apartado J.6.3.3(2). 3) La esbeltez de la longitud total de la diagonal L3 [véase la figura J.4(d)] calculada respecto al eje transversal yy no debe exceder de 350.

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J.6.3.5 Cruce discontinuo de una diagonal con un elemento horizontal continuo en la intersección del centro (véase la figura J.6)

1) El elemento horizontal debe ser suficientemente rígido en la dirección transversal, para proporcionar la sujeción suficiente cuando la compresión en un elemento excede la tracción en el otro o ambos elementos estén en compresión [véase la figura J.5(e)]. 2) Este criterio se satisface asegurando que el elemento horizontal soporta (como un puntal sobre su longitud completa en el eje yy) la suma algebraica de la carga de los dos elementos del cruce proyectada en la dirección horizontal (véase la figura J.6).

Fig. J.6 − Cruce discontinuo de diagonales

3) La máxima esbeltez del miembro horizontal no debe exceder de 250. J.6.3.6 Diagonales de celosía múltiple

1) Además del cálculo de diseño de diagonales, los elementos del perfil diagonal de una configuración de celosía múltiple conectados en todas las intersecciones deben también controlarse como elementos secundarios (de acuerdo con el capítulo J.10) sobre una longitud de pandeo de montante a montante con el apropiado radio de giro iyy [véase la figura J.5(g)]. Para la estabilidad del panel iyy/ivv debería ser mayor de 1,25 (iyy es el radio de giro sobre el eje paralelo al plano de la celosía) y la esbeltez L/iyy debería ser menor de 350. 2) Además la estabilidad del miembro (AB) debe comprobarse bajo la carga aplicada sobre la longitud crítica de pandeo L0 para la esbeltez λ = 1,0 L0 / ivv. J.6.3.7 Cruce de diagonales con arriostramientos interiores

1) En algunos tipos de cruce de diagonales se inserta un arriostramiento interior para reducir la longitud de pandeo transversal al plano de la diagonal [véase la figura J.5(f)]. 2) En este caso deben llevarse a cabo cinco comprobaciones de estabilidad, para determinar si proporcionará una sujeción satisfactoria: – Estabilidad del elemento contra la carga máxima sobre la longitud L1 sobre el eje de la inercia mínima vv. – Estabilidad del elemento contra la carga máxima sobre la longitud L2 sobre el eje transversal yy.

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– Estabilidad de dos elementos diagonales en cruce contra la suma algebraica de las cargas de los cruces de las diagonales sobre la longitud L3 en el eje transversal yy. – Estabilidad de dos elementos (uno en cada una de las dos caras adyacentes) contra la suma algebraica de las cargas en los dos elementos conectados por el arriostramiento interior sobre la longitud L4 en el eje transversal yy. – Estabilidad de cuatro elementos (cada elemento de un cruce de diagonales en dos caras adyacentes) contra la suma algebraica de las cargas en los cuatro elementos sobre la longitud L5 en el eje trasversal yy. La esbeltez de L5 sobre el eje transversal yy no debe exceder de 350. J.6.3.8 Diagonales en K: véase la figura J.5 (h e i)

1) La longitud crítica de pandeo es L1 sobre el eje de la mínima inercia y la esbeltez debería tomarse como: λ1 = 1,0 L1 / ivv

2) El pandeo sobre la longitud L2 en la dirección perpendicular a la cara sobre el correspondiente eje ortogonal debería también comprobarse si no se ha proporcionado el arriostramiento interior inclinado, de esta manera la esbeltez debería tomarse como: λ2 = 1,0 L2 / iyy o L2 / izz

3) Cuando se utilice un arriostramiento interior triangulado, entonces la correspondiente longitud entre dichos elementos del arriostramiento L3 debería utilizarse para comprobar el pandeo transversal a la cara sobre el correspondiente eje ortogonal, en este caso la esbeltez debería tomarse como: λ3 = 1,0 L3 / iyy o L3 / izz J.6.4 Elementos compuestos J.6.4.1 Generalidades

1) Las secciones compuestas pueden formarse por dos perfiles en ángulo opuestos uno contra otro (figura J.7) o con dos, tres o cuatro perfiles angulares en sección cruciforme (figura J.8). 2) Si los perfiles se unen mediante soldadura continua [figura J.8(a)] pueden tomarse como una sección única. 3) Para los elementos compuestos sometidos a compresión debe hacerse referencia al apartado 5.9.2 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. J.6.4.2 Detalles. La esbeltez de uno de los elementos de la sección compuesta debe ser λ1 ≤ 50.

Si se usan chapas de unión (presillas) para formar secciones compuestas estas deben situarse al menos en tres puntos de la longitud total de pandeo y en los extremos de los elementos. Si los elementos que forman una sección compuesta están conectados a una chapa común, no son necesarias las presillas en los extremos de los elementos. Todas las chapas de presilla de la sección compuesta deben conectarse a cada elemento de la sección por medio de tornillos o por un cordón de soldadura equivalente. En los extremos de la sección compuesta debe utilizarse un elemento conexión adicional en cada una de estas uniones. En el caso de una sección cruciforme, las presillas se unen al menos con dos tornillos a cada uno de los angulares.

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J.6.4.3 Diseño. Cuando el diseño de la estructura cumple con los requerimientos dados previamente, los elementos pueden calcularse de acuerdo con las reglas siguientes:

Las secciones compuestas, formadas por m elementos que tienen un eje principal y-y, pueden calcularse contra el pandeo transversalmente a este eje como una sección simple. El pandeo transversal respecto al eje z-z en la sección compuesta, puede tratarse como un elemento simple a compresión con una esbeltez virtual de: λ zi = λ 2z + λ12

m 2

donde m

es el número de perfiles angulares;

λz

es la esbeltez de la sección compuesta como se define en los apartados J.6.2 o J.6.3, respectivamente;

λ1

es la esbeltez de un elemento simple y es igual a c/ivv;

c

es la distancia entre presillas de acuerdo con las figuras J.7 y J.8.

Fig. J.7 − Secciones compuesta en T (ala contra ala)

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Fig. J.8 − Secciones compuesta en cruz J.7 Recomendaciones adicionales sobre la triangulación J.7.1 Elementos perimetrales en encuadramientos horizontales (figura J.9)

Debería prestarse una atención especial sobre lo siguiente: 1) Cuando la longitud de los elementos perimetrales horizontales sea importante, por ejemplo, cuando la esbeltez sea mayor que la propuesta en los apartados J.6.3.5.(3) o J.7.2.(5), o bien para asegurar la torre contra inestabilidades parciales, es normal proporcionar un encuadramiento interior horizontal. 2) La longitud de pandeo del elemento perimetral horizontal es la distancia entre los puntos de intersección en el plano del encuadramiento para el pandeo transversal al encuadramiento, y la distancia entre soportes del elemento en el plano para pandeo en el plano del encuadramiento. 3) Se debe prestar atención al elegir los ejes mínimo (vv) o rectangulares en perfiles simples angulares. Es conveniente utilizar el eje mínimo (vv) a menos que se utilice una sujeción adecuada con diagonales en o cerca del punto medio de la longitud de pandeo.

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4) El plano diagonal horizontal necesita estar lo bastante rígido para prevenir el pandeo parcial. En caso de duda una buena práctica de diseño es la siguiente: – el plano diagonal horizontal, como se indica en la figura J.9, debe resistir una carga concentrada horizontal F = 1,5 L, en kN, localizada en el centro del elemento horizontal, donde: L = longitud del elemento exterior horizontal, en m; – la deflexión de la diagonal horizontal bajo esta carga está limitada a L/1 000.

Fig. J.9 − Encuadramiento típico

J.7.2 Elementos perimetrales horizontales sin encuadramiento interior 1) Para torres y mástiles de poca anchura, el encuadramiento interior puede omitirse. 2) Como habitualmente los elementos horizontales están sometidos a compresión en la mitad de su longitud y a tracción en la otra, la longitud efectiva kL del elemento debe determinarse como se indica en la figura J.10 dependiendo de la relación entre la carga de tracción, P2, y la carga de compresión, P1, de acuerdo con la fórmula siguiente: k = 0,085 × R2 − 0,316 R + 0,730 donde:

R = P2 / P1 

y

0≤R≤1

3) El radio de giro alrededor del eje yy (iyy) debe utilizarse para el pandeo transversal al encuadramiento excepto para los perfiles angulares simples, arriostrados por elementos secundarios a lo largo de su longitud o bien debe utilizarse el radio de giro alrededor del eje vv (ivv). 4) Para la selección del caso de pandeo, el elemento debe considerarse como discontinuo en ambos extremos. 5) La esbeltez total del elemento horizontal exterior sobre el eje transversal debe ser menor que 250.

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Fig. J.10 − Elemento horizontal sobre diagonales en K donde: k = factor de longitud efectiva de acuerdo con el apartado J.7.2(2)

J.7.3 Pórtico articulado con diagonales principales en K Para torres con grandes anchuras, puede introducirse un quiebro dentro de las diagonales principales (véase la figura J.11). Esto tiene el efecto de reducir la longitud y tamaño de los elementos secundarios pero produce altas fatigas en los elementos que se encuentran en el quiebro y necesitan un soporte transversal en el punto de unión. Las diagonales y horizontales deberían diseñarse como para una diagonal en K, las longitudes efectivas de las diagonales deberían considerarse referenciadas al punto de quiebro. J.7.4 Pórtico no articulado 1) Un elemento horizontal se utiliza en ocasiones en el quiebro para transformar el panel en un pórtico (véase la figura J.12). El principal inconveniente de esta solución es la perdida de articulación frente a una estructura en K. Este sistema es sensible a los asentamientos o movimientos de las cimentaciones y debería prestarse una especial consideración a esta posibilidad. 2) Este caso también muestra una triangulación secundaria que es menos sensible a las cargas resultantes de tales movimientos.

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Fig. J.11 − Pórtico articulado con diagonales principales en K

Fig. J.12 − Pórtico no articulado

J.8 Cálculo de la esbeltez efectiva λ eff (diseño validado por ensayos a escala real)

La resistencia al pandeo debe determinarse de acuerdo con el apartado 5.5.1.2 del Eurocódigo ENV 1993-1-1 con factor de imperfección de 0,34 (curva b). Para calcular la capacidad de los elementos se introduce una esbeltez efectiva λeff , que varía de acuerdo con: – tipo de elemento; – eje de inercia; – tipo de conexión; – tipo de triangulación (véase el capítulo J.6); – continuidad de los elementos. Usando la curva b, el λeff debe calcularse como sigue: λ=

Caso 1

λ π

f y A eff E A

1,747 λ −1,98) λeff = e(

para 0,2 < λ < 1,035

λeff = 1,091 × λ − 0,287

para

λ > 1,035

Caso 2

λeff = como en el caso 1 con λ = 1,2 veces λ del caso 1

Caso 3

λeff = 0,02 + 0,88 λ

Caso 4

λeff = 0,30 + 0,68 λ

Caso 5

λeff = 0,52 + 0,68 λ

Caso 6

λeff = 0,16 + 0,94 λ

El tipo de pandeo adecuado debe seleccionarse según el capítulo J.9 (tabla J.1).

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J.9 Selección de los casos de pandeo para los perfiles angulares (diseño validado por ensayos a escala real) J.9.1 Perfil angular simple 1) La curva de pandeo básica es la curva b del Eurocódigo ENV 1993-1-1. 2) Para los montantes se consideraran dos casos. El caso 1 se refiere a un elemento cargado axialmente, continuo a través de varios paneles, con soportes sin tresbolillo, como la figura J.3 (a), (b) y (c). El caso 2 se refiere al mismo elemento con soportes al tresbolillo, como la figura J.3 (d). 3) Para elementos diagonales se aplican las consideraciones siguientes. Las diagonales conectadas por un solo ala producen excentricidades y/o restricciones, afectando ambos a la capacidad de carga de los elementos. Cuando la esbeltez aumenta, de manera que el efecto de la excentricidad disminuye y que el efecto beneficioso de la fijación en los extremos aumenta, es admitido generalmente a efectos de cálculo, que estos dos efectos se anulan el uno al otro para un valor del parámetro de esbeltez de λ = 2 . En esbeltezas menores, la resistencia de la conexión normalmente determina la capacidad de los elementos unidos por un solo tornillo. Para esbeltezas elevadas, el efecto beneficioso de las condiciones de la unión es más importante que el efecto negativo debido a la excentricidad de la unión, posibilitando así una situación más favorable que puede utilizarse cuando existe una fijación conveniente de los extremos (al menos dos tornillos, o uniones soldadas o rigidizando la unión). 4) En todos los casos las longitudes de pandeo son las geométricas, es decir la distancia entre los puntos de intersección de la línea teórica de cálculo. 5) La condición adecuada se determina en la tabla J.1; las condiciones de continuidad de los elementos son: 2 extremos

=

el elemento es continuo en ambos extremos;

1 extremo

=

el elemento es continuo en un extremo solamente;

0 extremos

=

elemento simple.

6) Un elemento diagonal fijado por ambas alas es considerado como un montante. 7) Un elemento diagonal fijado mediante soldadura es considerado como conectado por dos tornillos. J.9.2 Elementos compuestos / Elementos unidos por presillas Todos los casos se tratan como en el caso 1 para la comprobación general del elemento compuesto. Cada elemento simple debe comprobarse de acuerdo con la tabla J.1.

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Tabla J.1 Casos de pandeo

Eje de pandeo

Condición de esbeltez λ

VV

Elemento diagonal

YY o ZZ

VV Montante

YY o ZZ

Condición de excentricidad de carga

Condición de continuidad de elemento

Número de tornillos en el extremo no continuo

Caso Nº

<

2

1 extremo

–

–

3

<

2

2 extremos

–

–

4

>

2

–

2 extremos

–

1

>

2

–

1 extremo

2 tornillos

4

>

2

–

1 extremo

1 tornillo

1

>

2

–

0 extremos

2 tornillos

4

>

2

–

0 extremos

1 tornillo

1

<

2

1 extremo

–

–

4

<

2

2 extremos

–

–

5

>

2

–

2 extremos

–

1

>

2

–

1 extremo

2 tornillos

4

>

2

–

1 extremo

1 tornillo

1

>

2

–

0 extremos

2 tornillos

5

>

2

–

0 extremos

1 tornillo

6

todos los casos

Figura J.3 (a) (b)

1

todos los casos

Figura J.3 (c)

1

todos los casos

Figura J.3 (d) (tresbolillo)

2

J.10 Elementos secundarios (arriostramientos) 1) Para el diseño de elementos secundarios es necesario introducir una fuerza transversal hipotética al elemento al que arriostran, en cada punto de fijación del arriostramiento. Estas cargas no se suman a las fuerzas existentes sobre la estructura. Esta fuerza se aplica sucesivamente en cada nudo en el plano del arriostramiento y su valor se calcula como: K⋅N 100

donde: K=

1 ( λ + 32 ) con 1 ≤ K ≤ 2 60

N es la fuerza axial en el elemento principal

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2) El ángulo entre el arriostramiento y el elemento principal no debe ser menor de 15º. 3) En el caso de pórtico articulado con diagonales principales en K (Figura J.11) con un ángulo entre la diagonal y el montante cercano a 15º, deben tenerse en consideración los efectos secundarios (inestabilidad global, acortamiento de montante, deslizamiento de tornillos).

J.11 Uniones atornilladas Las uniones atornilladas para perfiles angulares deben calcularse de acuerdo con la tabla J.2 y la figura J.13.

Tabla J.2 Cálculo de la resistencia de los tornillos en los perfiles angulares Resistencia a cortadura por plano de corte: Si el plano de corte pasa a través de la porción no roscada del tornillo: Fv,Rd = 0,6 fub A/γMb Si el plano de corte pasa a través de la porción con rosca del tornillo Fv,Rd = 0,6 fub As/γMb para las clases 4,6 – 5,6 – 6,6 – 8,8 Fv,Rd = 0,5 fub As/γMb para las clases 4,8 – 5,8 – 6,8 – 10,9 Resistencia al aplastamiento por tornillo: Fb,Rd =

α fu d t γ M2

donde α es el menor de: 1,20 × (e1/d0);

1,85 × (e1/d0 − 0,5);

0,96 × (P1/d0 − 0,5);

2,3 (e2/d0 − 0,5)

Resistencia a la tracción por tornillo: Ft,Rd =

0,9 f ub As γ Mb

A

es el área bruta de la sección del tornillo

AS

es el área resistente a tracción del tornillo

d

es el diámetro del tornillo

d0

es el diámetro del agujero

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Fig. J.13 − Posición de los tornillos sobre un perfil angular conectados por un ala

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ANEXO K (Normativo) POSTES DE ACERO

En los siguientes capítulos y apartados se hace referencia entre paréntesis a los capítulos y apartados correspondientes del Eurocódigo ENV 1993-1-1.

K.1 Definición de los símbolos utilizados en este anexo Símbolo

Significado

A

Área de la sección transversal

Aeff

Área de la sección transversal efectiva

AS

Área a tracción del perno de anclaje

b

Anchura nominal

beff

Anchura efectiva

d

Diámetro exterior; diámetro circunscrito del polígono

fbd

Esfuerzo de unión del acero en hormigón

fck

Esfuerzo característico del hormigón a compresión

fctm

Esfuerzo medio del hormigón en tensión

fctk0,05

Esfuerzo característico del hormigón en tensión

fub

Esfuerzo tracción último para pernos de anclaje

fy

Esfuerzo de producción (límite elástico)

Msd

Momento flector sobre la sección transversal

Nsd

Fuerza axial sobre la sección transversal

n

Número de caras del polígono

t

Espesor

Weff

Módulo de la sección transversal efectiva

Wel

Módulo resistente elástico de la sección

∆M

Momento adicional

σcom, Ed

Máxima tensión de compresión calculada

σx, Ed

Tensión longitudinal máxima real

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γc

Coeficiente parcial de seguridad sobre unión

γM1

Coeficiente parcial de seguridad para resistencia

γMb

Coeficiente parcial de seguridad para resistencia de pernos de anclaje

λp

Esbeltez de la chapa

ρ

Factor de reducción

Ψ

Tasa de fatiga

K.2 Clasificación de las secciones transversales (Apartado 5.3) Las acciones transversales deben considerarse como de clase 3 si la delgadez de la pared permite el cálculo de la tensión en la fibra extrema a compresión del tubo para alcanzar su límite elástico. Todas las demás secciones, en las que es necesario permitir explícitamente los efectos del pandeo local cuando determinan su módulo resistente o su resistencia a compresión, deben considerarse de clase 4 de acuerdo con los criterios dados en la tabla K.1.

Tabla K.1 Clasificación de las secciones transversales de perfiles tubulares en flexión Tipo de perfil

Criterio de clase 4

d/t > 176 ε2

para n igual a 6 a 18 caras b/t > 42 ε

donde ε = (235/fy)0,5 y fy es el valor nominal del esfuerzo producido en N/mm2.

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K.3 Propiedades de las secciones transversales efectivas de las secciones transversales de clase 4 (Apartado 5.3.5) Las propiedades de la sección transversal efectiva de secciones transversales de clase 4 deben basarse en las anchuras efectivas (áreas en negro) de los elementos de compresión como se muestra en la figura K.1.

Fig. K.1 − Características de las secciones transversales efectivas de clase 4 Las anchuras efectivas de los elementos de compresión interna deberían diseñarse utilizando la tabla 5.3.2 del Eurocódigo ENV 1993-1-1, donde como una aproximación de seguridad, el factor de reducción ρ puede obtenerse del apartado 5.3.5 (3) del Eurocódigo ENV 1993-1-1. La tasa de fatiga ψ utilizada en la tabla 5.3.2 del Eurocódigo ENV 1993-1-1 puede basarse en las propiedades de la sección transversal bruta. De cualquier modo, para una mayor economía, la delgadez de la chapa λ p de cada elemento puede determinarse utilizando la máxima tensión a compresión calculada σcom, Ed en ese elemento en vez del límite elástico fy, dado que σcom, Ed se determina utilizando las anchuras efectiva beff de todos los elementos a compresión. Este procedimiento generalmente requiere un cálculo iterativo en el cual ψ se determina a cada paso a partir de la tensión calculada sobre el perfil transversal efectivo definido al final del paso previo, incluyendo la tensión debida al momento adicional ∆M.

K.4 Resistencia de las secciones transversales circulares, sin orificio, bajo momento flector preponderante La resistencia de una sección transversal circular, sin orificio, bajo momento flector preponderante está garantizada si la tensión longitudinal máxima real σx, Ed (incluyendo la fuerza axial simultánea), calculada sobre el perfil completo, satisface los criterios siguientes: σx, Ed ≤ ρ ⋅ fy / γM1 con:

para perfiles de clase 3:

ρ = 1,0

para perfiles de clase 4:

ρ = 0 ,70 +

0 ,5 53 ε 2 ≤ 1, 0 con ε = 235 / f y d/t

(

)

La figura K.2 da directamente el factor de reducción ρ como función de la tasa d/t.

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Fig. K.2 − Factor de reducción ρ

K.5 Resistencia de las secciones transversales poligonales, sin orificio, bajo momento flector preponderante K.5.1 Secciones transversales de clase 3 (Apartado 5.4.8.2) La resistencia de la sección transversal poligonal de clase 3 será satisfactoria si la tensión longitudinal máxima σx, Ed, calculada sobre la sección completa, bajo momento flector preponderante y fuerza axial simultánea, satisface el criterio siguiente: σx, Ed ≤ fy / γM1 Para secciones transversales sin orificios el criterio de más arriba se transforma en: fy NSd M + Sd ≤ A Wel γ M1 donde A

es el área dela sección transversal completa;

Wel

es el módulo resistente elástico de la sección.

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K.5.2 Secciones transversales de clase 4 (Apartado 5.4.8.3) La sección transversal de clase 4, sin orificio, será satisfactoria si la tensión longitudinal máxima σx, Ed, calculada sobre el ancho efectivo de los elementos en compresión, bajo momento flector preponderante y fuerza axial simultánea, satisface el criterio: σx, Ed ≤ fy / γM1 Para secciones transversales sin orificio el criterio de más arriba se transforma en:

fy NSd M + Sd ≤ γ M1 A eff Weff donde Aeff

es el área de la sección transversal efectiva cuando está sujeta a compresión uniforme;

Weff es el módulo de la sección transversal efectiva cuando está sujeto solamente a un momento sobre el eje pertinente. NOTA − El método detallado para el cálculo de las propiedades de la sección transversal efectiva de las secciones transversales de clase 4 se da en el apartado 5.3.5 del Eurocódigo ENV 1993-1-1. Los monogramas de las figuras K.3 y K.4 permiten una rápida determinación de Aeff y Weff para las secciones transversales poligonales sin orificio.

K.6 Diseño de los pernos de anclaje

El diseño de la longitud de anclaje de los pernos de anclaje dentro del hormigón se da en la tabla K.2. La resistencia de los diseños combinados de los tornillos en cortadura y tracción o compresión se da en el apartado 6.5.5 del Eurocódigo ENV 1993-1-1.

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Fig. K.3 − Secciones transversales poligonales de clase 4 Módulo de la sección efectiva Weff

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Fig. K.4 − Secciones transversales poligonales de clase 4 Área de la sección transversal efectiva Aeff

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Tabla K.2 Diseño de pernos de anclaje Anclaje recto

Anclaje con flexión

Anclaje con cartela

Fa,Rd = π ⋅ Φ ⋅ Lb ⋅ fbd

Fa,Rd = π ⋅ Φ ⋅ Lb ⋅ fbd

Fa,Rd = π ⋅ Φ ⋅ Lb ⋅ fbd

con

con

Lb = (I1 + 3,2 ⋅ D + 3,5 ⋅ I2)

 f  r2 r L b = 2, 45 Φ cd  − 0, 25  1 −  + I0 2   f bd  Φ v 

fbd = esfuerzo de flexión del acero dentro del hormigón con: f bd =

0,36 fck γc

para barras sencillas y f bd =

2, 25 fctk 0,05 γc

con:

fck 0,05 = 0,7 fctm y fctm = 0,3 fck2/3

donde

fck = esfuerzo característico del hormigón en compresión

para barras deformadas

fctm = esfuerzo medio del hormigón en tensión fctk0,05 = esfuerzo característico del hormigón en tensión γc = factor parcial de seguridad de flexión = 1,50 por ejemplo: con hormigón C 20/25 fck = 20 N/mm2, fctm = 2,2 N/mm2, fctk0,05 = 1,55 N/mm2, y fbd = 1,1 N/mm2 para barras sencillas o fbd = 2,3 N/mm2 para barras deformadas La longitud del anclaje debe ser tal que: Fa, Rd = π ⋅ Φ ⋅ Lb ⋅ fbd ≥ Ft, Sd donde

Ft, Sd = fuerza tensil de diseño por tornillo para el estado límite último

El tamaño del tornillo debe ser tal que: Ft, Sd ≤ Ft, Rd = 0,9 ⋅ fub ⋅ As / γMb donde: fub = esfuerzo tensil último del perno de anclaje AS = área de la fatiga tensil del perno de anclaje γMb = factor parcial de seguridad de resistencia del perno de anclaje = 1,25 NOTA − De acuerdo con el apartado 6.5.5 (6) del Eurocódigo ENV 1993-1-1, cuando las roscas son cortadas por un fabricante de tornillos no especialista, el pertinente valor de Ft, Rd debe reducirse por multiplicación por un factor de 0,85.

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ANEXO L (Informativo) REQUISITOS DE CÁLCULO PARA APOYOS Y CIMENTACIONES

L.1 Requisitos estructurales Para el cálculo de apoyos y cimentaciones se requiere la información siguiente: – cargas aplicadas, incluyendo coeficientes parciales para las acciones, en los puntos de fijación de cadenas de aisladores/ conductores/ cables de tierra [en forma de cargas transversales (T), verticales (V) y longitudinales (L)]; – cargas de viento sobre los apoyos; – combinaciones de cargas; – valor límite último para cada combinación de cargas; – valor límite de servicio para cada combinación de cargas (deformaciones admisibles); – secuencia de fallo preferida; – cargas de construcción y mantenimiento.

L.2 Requisitos de configuración: tipos de apoyos y usos El tipo de apoyo, silueta, disposición de conductores de fase, distancia entre fases, distancias de aislamiento eléctricas y disposición de los cables de tierra deberían especificarse en las especificaciones de proyecto. Las siguientes tablas pueden usarse como guía:

Tabla L.1 Tipo de apoyo y su uso

Tipo de apoyo

Descripción

Ángulos de desvío en la línea o entrada del apoyo fin de línea

Tipo de aislador

..........

..........

..........

..........

Tabla L.2 Gama de alturas Tipo de apoyo

Gama de alturas

Descripción

Altura mínima Altura máxima x extensión (metros) ..........

..........

..........

NOTA − Debería establecerse en la columna de descripción, si las extensiones son individuales o combinaciones de extensiones de cuerpo de la torre y patas individuales. Debería establecerse la última altura de la extensión del cuerpo de la torre y la gama de las extensiones de las patas. Además, debería establecerse claramente las limitaciones de uso, intercambiabilidad, niveles de unión y máxima diferencia permitida entre patas a distinto nivel.

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Tabla L.3 Particularidades del diseño de líneas Número de subconductores por fase Tamaño (sección) y tipo de los subconductores Disposición de los subconductores Distancia entre subconductores (horizontalmente y verticalmente) Número y tipo de cables de tierra Tamaño (sección) de los cables de tierra Longitud estándar del vano para apoyos de altura estándar Altura estándar del apoyo Máximo ángulo de protección de los cables de tierra sobre la fase superior/ externa con aire en calma (grados) Longitud máxima del vano simple Máxima suma de las longitudes de los vanos adyacentes Máximo vano de peso (gravivano), en condiciones normales Máximo vano de peso (gravivano), en condiciones de desequilibrio Mínimo vano de peso (gravivano), bajo condiciones normales con vano máximo de viento Mínimo vano de peso (gravivano), en condiciones de desequilibrio Máximo vano de peso (gravivano), para apoyos de fin de línea

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Tabla L.4 Detalles de las cadenas de aisladores Longitudes mínimas /máximas de las cadenas de aisladores Cadena en suspensión Aislador de columna (rígido de peana) Cadenas de suspensión para puente flojo Cadena de aisladores de amarre interior Cadena de aisladores de amarre exterior Cadena de carga reducida, con o sin alargadera o tensor de corredera Número de cadenas de aisladores por fase Suspensión Amarre Carga reducida Distancia mínima entre partes en tensión y partes metálicas del apoyo o herrajes conectados a tierra Máximo ángulo de balanceo admisible de la cadena de suspensión (grados) Cadena de aisladores de suspensión: (a) Inclinación entre 0 y .... grados respecto a la vertical (b) Inclinación entre .... y el máximo respecto a la vertical Cadena de aisladores de amarre: (a) Puente flojo suspendido verticalmente (b) Puente flojo inclinado .... grados respecto a la vertical Cadena de suspensión con contrapeso para puente flojo: (a) Angulo inicial admisible bajo condiciones de aire en calma de .... grados (b) Ángulo máximo de .... grados con puente flojo en la posición de máxima inclinación NOTA 1 − Cuando sea posible deberían proporcionarse planos de las cadenas de aisladores, completados con los equipos de protección contra el arco, tensores de corredera y detalles de unión a los apoyos. NOTA 2 − Si se utilizan cadenas de aisladores en V, conviene especificar la longitud de la cadena entre los puntos de fijación o ángulo interior de la cadena en V y si la cadena en V es capaz de resistir cargas de compresión. Si se usan aisladores de columna (rígido de peana), debería especificarse el ángulo del aislador con la horizontal.

Tabla L.5 Distancias Disposición de los conductores de fase, vertical Disposición de los conductores de fase, horizontal Disposición de los conductores de fase, delta Altura mínima de los conductores de fase en el apoyo de altura estándar ... tipos de apoyos Máxima inclinación de los conductores de tierra respecto a la vertical (grados) Distancia mínima vertical entre conductores de fase adyacentes de un circuito Distancia mínima horizontal proyectada entre conductores de fase adyacentes de un circuito Distancia mínima vertical entre conductores de fase y cables de tierra

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L.3 Unión o fijación de conductores de fase y cables de tierra Conviene que los detalles de las fijaciones de los aisladores de los conductores de fase y de los cables de tierra, con las crucetas/ cuerpos del apoyo, sean conformes a los mencionados en las especificaciones de proyecto o acordarse con el comprador antes de comenzar a detallar el diseño.

L.4 Aceros de construcción para las cimentaciones Conviene que los detalles del sistema propuesto para la unión entre el apoyo y la cimentación, por ejemplo, anclajes y casquillos, pernos de anclaje o perfiles empotrados, sean conformes a lo mencionado en las especificaciones de proyecto o acordarse con el comprador.

L.5 Equipos de izado /mantenimiento Conviene que las disposiciones para el izado y el mantenimiento, que tienen implicaciones en el diseño, sean claramente mencionadas en las especificaciones de proyecto o sean conformes con el apartado 7.12 de esta norma, por ejemplo: – las disposiciones para los accesorios de mantenimiento; – las disposiciones para los accesorios de fijación; – las disposiciones de accesorios para el izado considerando las condiciones del terreno; – las disposiciones para el transporte; – las disposiciones para el marcado; – las disposiciones para los requisitos de puesta a tierra.

L.6 Restricciones de masa-longitud Cualquier restricción especial sobre la configuración general de los apoyos o proceso de fabricación, que tienen implicaciones en el diseño, deberían establecerse claramente en las especificaciones de proyecto, por ejemplo: – restricciones sobre la anchura general de la base de los apoyos; – restricciones sobre las dimensiones generales de los paneles; – restricciones sobre las dimensiones o masas generales de cada elemento individual; – restricciones sobre la soldadura "in situ"; – restricciones sobre los métodos de izado propuestos.

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ANEXO M (Informativo) VALORES TÍPICOS DE LOS PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DE SUELOS Y ROCAS

M.1 Generalidades Los valores de los parámetros geotécnicos dados a partir de aquí, deberían utilizarse cuando no estén disponibles los resultados de una investigación geotécnica. Estos no deberían reemplazar a una investigación del suelo y los valores citados deberían confirmarse durante la construcción. Si aparecen dudas sobre la asignación de un tipo de suelo, a una de las categorías que aparecen en las siguientes tablas, debería adoptarse el valor más pesimista. En la tabla M.1 se describen algunos de los suelos más comúnmente encontrados de acuerdo a su origen y se evalúa su conveniencia como soporte de cimentación. Las siguientes dos tablas, M.2 y M.3, dan, para las categorías principales, rocas y suelos cohesivos y no cohesivos, los rangos de valores de los parámetros geotécnicos necesarios para las fórmulas de cálculo de las cimentaciones.

M.2 Definiciones Clasificación del suelo de acuerdo al tamaño de las partículas.

Tamaño de las partículas en mm

Definición

d>

200

Cantos rodados

200

>d>

20

20

>d>

2

Grava

2

>d>

0,2

Arena (granular)

0,2

>d>

0,06

Arena (fina)

0,06 > d >

0,002

Limo

d<

0,002

Arcilla

Guijarros, piedras

M.3 Unidades γ:

Peso específico

kN/m3

γ':

Peso específico en suelo inundado

kN/m3

Φ':

Ángulo de fricción interna

grado

c':

Cohesión (efectiva)

kN/m2

cu:

Esfuerzo de cizallamiento sin drenaje

kN/m2

Ct:

Módulo de reacción horizontal a 2 m de profundidad (Coeficiente de compresibilidad)

MN/m3

Rc:

Resistencia a compresión

MN/m2

Rt:

Resistencia a tracción

MN/m2

E:

Módulo de Young

MN/m2

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Tabla M.1 Suelos comúnmente encontrados

Tipo de suelo

1

2

3

4

5

6

7

8

Morrena lateral, grava

Modo de formación Depósitos de arena-grava de origen glaciar, depositados al borde de un glaciar

Depósito glaciar de arcilla y grava normalmente densa. Marga glaciar (sin Recubre habitualmente las calibrar) capas de estratos molásicos (asperón) o lechos de roca

Tierra glaciar depositada en las orillas de los ríos

Arcilla glaciar

rodados

Suelos sobreconsolidados

Grava arenosa con un amplio rango de tamaños de partículas. Muy heterogéneo

Características técnicas y aptitud como suelo para cimentación De mediana a alta compactación, baja compresibilidad, permeable. Muy buen suelo para cimentaciones

Alta compactación, baja Grava en una matriz de limo-arcilla, con un compresibilidad, impermeable. Buen suelo para cimentaciones amplio rango de tamaño de partículas

Capa de grava arenosa formada por aluviones de morrena

Grava arenosa, sin grandes guijarros, y arcilla, con poco limo

Compactación media, compresibilidad de media a alta, permeable. Buen suelo para cimentaciones

Material de granulado muy fino formado a partir de aluviones de morrena depositados en el fondo de los lagos

Variedad de arcillas con capas de limo y arena fina. Posible presencia de turba y barro

Baja compactación, de media a alta plasticidad, compresible, impermeable. Suelo mediocre para cimentaciones

Depósitos en llanuras inundables y estuarios

Alternancias de arena y limo y depósitos de grava. Posible presencia de turba y barro

Compactación y permeabilidad variables, suelo no homogéneo. Suelo de pobre a bueno para cimentaciones

Aluviones

Cantos

Descripción

Montón de cantos rodados Rocas angulares en el borde de un acantilado separadas, fragmentadas en tamaños variados

Baja compactación, alta permeabilidad. Aceptable para cimentaciones, aunque inestable

Arcillas Suelos sedimentarios sometidos en el pasado a Arenas mayores sobrecargas que en Limos el presente

Generalmente aceptable para cimentaciones

Suelos sedimentarios, etc. sujetos a mayores presiones Rocas blandas (a la de sobrecarga que los intemperie o no) suelos sobreconsolidados

Piedras de barro (incluido el suelo con arcilla calcárea) Piedras de arena Tiza o creta

Las rocas alteradas por la intemperie deberían estudiarse en cada caso. De todas forma generalmente es un buen suelo para cimentaciones

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Tabla M.2 Características geotécnicas de algunos suelos estándar (las definiciones se dan en los capítulos M.2 y M.3) Suelo

γ

γ'

Φ'

c'

cu 2

Ct

kN/m

3

kN/m

grados

kN/m

kN/m

MN/m3

Marga compacta

20 ± 2

11 ± 2

25 ± 5

30 ± 5

60 ± 20

> 200

Marga alterada

19 ± 2

11 ± 2

20 ± 5

10 ± 5

30 ± 10

50 ± 10

Grava graduada

19 ± 2

10 ± 2

38 ± 5

−

−

150 ± 10

−

−

3

2

ARENA −

Suelta

18 ± 2

10 ± 2

30 ± 5

60 ± 10

−

Semidensa

19 ± 2

11 ± 2

32 ± 5

−

Densa

20 ± 2

12 ± 2

35 ± 5

Limo arenoso

18 ± 2

10 ± 2

25 ± 5

10 ± 5

30 ± 10

60 ± 10

Limo arcilloso

19 ± 2

11 ± 2

20 ± 5

20 ± 10

40 ± 10

50 ± 10

Marga, limo maleable

17 ± 2

7±2

20 ± 5

−

20 ± 10

35 ± 5

25 ± 5

60 ± 20

80 ± 10 100 ± 10

ARCILLA −

Blanda

17 ± 2

7±2

12 ± 2

25 ± 5

−

Semirrígida

19 ± 2

9±2

15 ± 5

−

Rígida

20 ± 2

10 ± 2

20 ± 5

Arcilla de labranza

20 ± 2

10 ± 2

30 ± 5

12 ± 7

400 ± 350

−

Arcilla, con aditivos orgánicos

20 ± 2

10 ± 2

30 ± 5

12 ± 7

400 ± 350

−

Turba, pantano o ciénaga

15 ± 2

5±2

15 ± 5

−

−

−

Relleno, terraplén, medianamente compactado

19 ± 2

10 ± 2

25 ± 5

−

15 ± 5

20 ± 5

30 ± 5 40 ± 5

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Tabla M.3 Propiedades mecánicas de algunas rocas comunes (Las definiciones se dan en los capítulos M.2 y M.3) Denominación

Rc

Rt

E

de las rocas

MN/m

MN/m

MN/m2

Granito, Gneis y Basalto

100 a 200

4 a 10

20 000 a 70 000

Arcilla-Esquisto

15 a 100

0 a 10

7 000 a 50 000

Caliza, compacta

50 a 100

5a7

30 000 a 60 000

Caliza, blanda

10 a 20

1a3

4 000 a 20 000

Marga no alterada

10 a 20

1a2

200 a 1 000

Gres

10 a 100

1a6

10 000 a 40 000

Asperón (Arenisca de cemento silíceo o arcilloso)

2 a 10

0,2 a 1

1 500 a 5000

Yeso

3 a 10

0,3 a 1

2 000 a 5000

NOTA − − −

2

2

El coeficiente de Poisson µ está generalmente entre 0,25 y 0,35. El ángulo de fricción interna Φ' está generalmente entre 35º y 45º y es fuertemente dependiente del grado y dirección de la fisuración.

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ANEXO N (Informativo) CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA AÉREOS

N.1 Especificación de conductores y cables de tierra N.1.1 Factores que influyen en la especificación de conductores y cables de tierra Los conductores y cables de tierra para utilizar en la construcción de líneas aéreas son diseñados para cumplir con las características mecánicas y eléctricas determinadas por los parámetros de diseño para la línea. Puede ser necesario considerar parámetros adicionales, relativos a la explotación, mantenimiento e impacto medioambiental, cuando se especifiquen los requisitos para conductores y cables de tierra a usar en la construcción de la línea.

N.1.2 Factores de explotación Los factores típicos al respecto son: – objetivo de fiabilidad del sistema y tiempo de restablecimiento de la línea para diferentes categorías de cortes de electricidad forzados; – intensidad admisible (en régimen permanente y en periodos cortos); – limitaciones de pérdida de corriente (efecto Joule I2R y efecto corona); – distancias de aislamiento internas y externas; – limitaciones sobre características eléctricas de la línea (reactancias en serie, susceptancias en derivación, etc.); – vida útil requerida.

N.1.3

Requisitos de mantenimiento

Un requisito importante al respecto es: – acceso a lo largo de los conductores a herrajes interiores al vano (por ejemplo, espaciadores y balizas o señalización visible para pájaros y aviones).

N.1.4 Parámetros medioambientales Los parámetros típicos al respecto son: – cargas de viento y/o hielo que afectan a la selección de esfuerzos, flecha del conductor, vibraciones y "galloping"; – contaminación – afecta a la protección contra la corrosión; – rayo – afecta a las especificaciones de cables de tierra y conductores; – limitaciones de interferencia de radio (y otras); – limitaciones de ruido audible; – señalización visible para pájaros y aviones (balizas diurnas y nocturnas); – buen aspecto visual (por ejemplo, estado de la superficie final de los conductores);

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– campos eléctricos y magnéticos; – engrasado del conductor (por ejemplo, punto de goteo y composición química); – temperaturas ambiente máxima y mínima.

N.2 Selección de conductores y cables de tierra Además de las características especificadas, sobre la base de los parámetros del proyecto de la línea aérea y los factores detallados en el capítulo N.1, deberían considerarse la elección de conductores para aplicaciones particulares. Esta consideración puede incluir: – tipo de conductor – hilo redondo, segmentado, cableado u otras construcciones; – tipo de haz de conductores – conductor simple, doble, triple, cuádruple, etc.; – material del conductor, del que como ejemplos tenemos: a) aluminio homogéneo(AL1); b) aluminio reforzado con aleación de aluminio (AL1/ALx); c) aluminio acero (AL1/STyz); d) aluminio con acero recubierto de aluminio (AL1/SAyz); e) aleación de aluminio acero (ALx/STyz); f) aleación de aluminio con acero recubierto de aluminio (ALx/SAyz); g) aleación de aluminio (ALx); h) acero recubierto de aluminio (SAyz); i) cobre/aleación de cobre; j) acero; – dimensiones del conductor y del haz de conductores; – intensidad admisible; – tipo de grasa y composición química; – superficie final (incluido el pintado); – conductividad; – comportamiento de fatiga/alargamiento; – carga de rotura (incluyendo la reducción con la temperatura y el tiempo); – fluencia ("creep"); – requisitos concernientes a la fibra óptica (incluyendo protección);

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– protección contra la corrosión; – características de vibración (autoamortiguación, rigidez vertical y rotacional, masa/longitud, etc.); – temperatura máxima de funcionamiento (en régimen permanente, de corta duración, y de cortocircuito); – cargas permisibles sobre los apoyos de la línea aérea.

N.3 Embalaje y entrega de conductores y cables de tierra Los conductores deberían embalarse y entregarse en el sitio en bobinas apropiadas, que contengan longitudes previamente acordadas entre comprador y proveedor. El tratamiento para las bobinas de madera, debería especificarse en las especificaciones de proyecto. Las bobinas deberían proporcionar a los conductores, una protección adecuada y suficiente. Conviene definir las disposiciones y criterios adecuados, para la devolución y el manejo de las bobinas vacías.

N.4 Precauciones durante la instalación de conductores y cables de tierra Siempre, durante su instalación, los conductores deberían manejarse con cuidado para minimizar el daño en su superficie. Es recomendable tomar precauciones especiales, para protegerlos del contacto abrasivo con el suelo u otras superficies.

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ANEXO P (Informativo) ENSAYOS SOBRE AISLADORES Y CADENAS DE AISLADORES DE LÍNEAS AÉREAS CON MATERIALES AISLANTES DE PORCELANA Y VIDRIO

Tabla P.1 Lista de referencia de ensayos Ensayos de tipo Unidades de cadenas de aisladores Bastón (Tipo A)

Cadenas de aisladores

Aisladores rígidos de peana (de columna)

Caperuza y vástago (Tipo B)

Ensayos de tipo estándar Verificación de dimensiones

X

X

X

X

Ensayo de tensión soportada a frecuencia industrial bajo lluvia

Xa

Xa

Xb

X

Ensayo de tensión soportada a impulso tipo rayo en seco

Xa

Xa

X

X

Ensayo de tensión soportada a impulso tipo maniobra bajo lluvia

–

–

Xc

–

Ensayo de resistencia termomecánica

X

X

–

–

Ensayo de carga de fallo mecánico o electromecánico

X

X

–

X

–

X

X

Ensayos de tipo opcionales Ensayo de perturbaciones radioeléctricas

d

X

Ensayo de contaminación

–

–

X

X

Ensayo de arco de potencia

–

–

X

X

Ensayo de tensión de perforación por impulso

–

X

–

–

Ensayo de manguito de zinc

–

X

–

–

Ensayo de esfuerzo residual

–

X

–

– (Continúa)

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Tabla P.1 (Continuación) Lista de referencia de ensayos Ensayos por muestreo Unidades de cadenas de aisladores Bastón (Tipo A)

Cadenas de aisladores

Aisladores rígidos de peana (de columna)

Caperuza y vástago (Tipo B)

Ensayos por muestreo Verificación de dimensiones

X

X

–

X

Verificación del sistema de enclavamiento

X

X

–

–

Ensayo de ciclos térmicos o cambios bruscos de temperatura

X

X

–

X

Ensayo de carga de fallo mecánico o electromecánico

X

X

–

X

Ensayo de choque térmico (solamente aisladores de vidrio templado)

–

X

–

X

Ensayo de tensión soportada de perforación

–

X

–

X

Ensayo de porosidad (solamente aisladores de porcelana)

X

X

–

X

Ensayo de galvanizado

X

X

–

X

Ensayo de perturbaciones radioeléctricas

–

X

–

–

Ensayo de tensión de perforación por impulso

–

X

–

–

Ensayo de manguito de zinc

–

X

–

–

Ensayos por muestreo opcionales

(Continúa)

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Tabla P.1 (Fin) Lista de referencia de ensayos Ensayos individuales Unidades de cadenas de aisladores Bastón (Tipo A)

Cadenas de aisladores

Aisladores rígidos de peana (de columna)

X

Caperuza y vástago (Tipo B)

Ensayos individuales Inspección visual Ensayo mecánico Ensayo eléctrico

X

X

–

X

X

–

–

X

X

–

e

X (h > 300 mm)

–

–

–

–

Ensayos individuales opcionales Examen por ultrasonidos a

Ensayo a realizar sobre una cadena estándar corta o un aislador de bastón.

b

Ensayo sobre cadenas de aisladores con herrajes para sistemas con Us ≤ 245 kV.

c

Ensayo sobre cadenas de aisladores con herrajes para sistemas con Us > 245 kV.

d

Los ensayos de contaminación se llevan a cabo generalmente sobre cadenas de aisladores sin herrajes.

e

Aplicable solamente a aisladores de material cerámico (véase la Norma EN 60383-1).

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ANEXO Q (Informativo) AISLADORES

Q.1 Especificaciones sobre los aisladores Q.1.1 Factores que influyen en las especificaciones sobre los aisladores Los aisladores y cadenas de aisladores que se utilizan en la construcción de una línea aérea, están diseñados para cumplir las características eléctricas y mecánicas determinadas por los parámetros de diseño de la línea. Puede ser necesario considerar factores adicionales relativos a la operación, mantenimiento e impacto medioambiental, cuando lo especifiquen los requisitos para la utilización de aisladores y cadenas de aisladores, en la construcción de la línea.

Q.1.2 Factores de explotación Los factores típicos al respecto son: – objetivo de fiabilidad del sistema y tiempo de restauración de la línea para las diferentes categorías de cortes de electricidad forzados; – vida útil requerida para cada componente; – tensión nominal del sistema; – sobretensiones temporales; – coordinación de aislamiento y política de maniobra y conmutación; – distancias de aislamiento eléctricas.

Q.1.3 Requisitos de mantenimiento Los requisitos típicos al respecto son: – prácticas de trabajo – con la línea en tensión o línea en descargo; – acceso a los conductores por los aisladores; – evaluación de daños sobre los aisladores, por ejemplo, esfuerzo residual; – previsiones para enganchar los accesorios del equipo de mantenimiento sobre cadenas de suspensión y amarre.

Q.1.4 Parámetros medioambientales Los parámetros medioambientales típicos al respecto son: – altitud y su efecto sobre el rendimiento y el comportamiento de los aisladores; – nivel de contaminación y tipo de contaminación; – limitaciones de niveles de ruido audible o tensión límite de perturbaciones radioeléctricas; – rayos (nivel de densidad de rayo o nivel isoceraúnico) y la extensión de la protección del sistema contra sus efectos;

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– temperaturas ambientes máximas y mínimas; – impacto visual, por ejemplo color de los aisladores; – vandalismo.

Q.2 Selección de aisladores Además de las características eléctricas y mecánicas, especificadas sobre la base de los parámetros de diseño de la línea aérea, y de los factores detallados en el capítulo Q.1, conviene tener en cuenta la elección de los aisladores para aplicaciones específicas. Esta elección puede incluir: – aisladores de material cerámico o de vidrio, por ejemplo unidades de cadenas de aisladores caperuza y vástago o de bastón, aisladores de columna; – aisladores compuestos; – dimensiones, incluyendo la longitud de las cadenas de aisladores equipadas con sus herrajes y sin equipar, paso del aislador individual, diámetro, línea de fuga, perfil de las alas y el tipo de acoplamiento o unión; – tensión soportada; – protección contra la corrosión, por ejemplo galvanizado de partes metálicas, recubrimientos con manguitos de zinc sobre unidades de caperuza y vástago , engrasado de las uniones; – peso de las unidades de aisladores, peso de las cadenas equipadas con sus herrajes y cadenas sin equipar.

Q.3 Embalaje y entrega de los aisladores Los aisladores deberían embalarse de manera conveniente para su entrega segura en destino. El tamaño y peso de los embalajes individuales, debería ser apropiado a los medios disponibles para su manejo en el sitio y durante la construcción de la línea, por ejemplo cumplir los requisitos del comprador. El tamaño y peso de los paquetes voluminosos, deberían adecuarse a los requisitos de entrega y a las limitaciones de los medios mecánicos para su manejo. El diseño de cajones debería proporcionar una protección adecuada a los aisladores y, en la medida de lo posible, protegerlo contra choques y daños en las alas en las condiciones que normalmente se encuentran durante el transporte y manejo en destino. El embalaje debería cumplir cualquier requisito concerniente a la eliminación de residuos.

Q.4 Precauciones durante la instalación de los aisladores Durante la instalación de los aisladores, deberían manejarse con suficiente cuidado para evitar daños. En algunos casos el uso de equipos de izado mecánico puede ser necesario. Ya sea que la colocación de los aisladores se haga de forma manual o mecánica, conviene garantizar siempre la seguridad de las personas. Cuando se suban aisladores o cadenas de aisladores largas, se recomienda utilizar una grúa u otro dispositivo, para minimizar las cargas de flexión y eliminar cualquier riesgo de deformación, de las uniones de las unidades de la cadena de aisladores o daño a los aisladores compuestos. Los aisladores con uniones semirrígidas (por ejemplo, horquilla, lengüeta u ojo), pueden sufrir daño si son sometidos a cargas de torsión elevadas. Puede ser necesario, por lo tanto, un sistema adecuado para minimizar la fatiga, durante las operaciones de tendido del conductor.

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ANEXO R (Informativo) EQUIPAMIENTO DE LA LÍNEA − HERRAJES PARA LÍNEAS AÉREAS

R.1 Especificación y selección de los herrajes R.1.1 Factores que influyen en la especificación y selección Los herrajes a utilizar en la construcción de una línea aérea, están diseñados para cumplir las características eléctricas y mecánicas determinadas por los parámetros de diseño para la línea. Puede ser necesario considerar factores adicionales relativos a la operación, mantenimiento e impacto medioambiental, cuando se especifique en los requisitos para la utilización de los herrajes en la construcción de la línea.

R.1.2 Factores de explotación Los factores típicos al respecto son: – fiabilidad del sistema, seguridad de las personas y de los materiales y tiempo de restauración de la línea para las diferentes categorías de cortes de electricidad forzados; – vida útil requerida para cada componente; – rango de tensión de operación; – intensidad admisible; – comportamiento en corriente de cortocircuito; – límites de pérdidas eléctricas; – limitación de fatigas mediante un conveniente diseño de las grapas.

R.1.3 Requisitos de mantenimiento Los requisitos típicos al respecto son: – métodos de trabajo – con la línea en tensión o línea en descargo; – acceso a conductores por los aisladores y herrajes; – previsiones para enganchar los accesorios del equipo de mantenimiento sobre cadenas de suspensión y amarre; – acceso a lo largo de los conductores, a los accesorios colocados dentro del vano, (por ejemplo, separadores y balizas).

R.1.4 Parámetros medioambientales Los parámetros típicos al respecto son: – características del viento para el comportamiento ante las vibraciones; – límites del nivel de ruido audible o tensión límite de perturbaciones radioeléctricas;

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– vandalismo; – balizaje para pájaros y aeronaves; – rango de temperatura ambiente, temperaturas máxima y mínima; – protección contra la corrosión debida a la contaminación atmosférica; – cargas de hielo/viento que afectan a la elección de la resistencia mecánica.

R.2 Embalaje y entrega de los herrajes Los herrajes deberían embalarse de manera conveniente para una entrega segura en el sitio. El tamaño y peso de los paquetes individuales, debería ser el apropiado, para que puedan ser manipulados conveniente y cómodamente en el sitio de destino. El tamaño y peso de los paquetes voluminosos, deberían adecuarse a los requisitos de entrega y a las limitaciones de los medios mecánicos para su manejo. El embalaje debería cumplir cualquier requisito concerniente a la eliminación de residuos.

R.3 Precauciones durante la instalación de los herrajes Durante la instalación de los herrajes, éstos deberían manejarse con el suficiente cuidado para evitar daños. En algunos casos, el uso de equipos de izado mecánico puede ser necesario. Ya sea que la colocación de los herrajes se haga de forma manual o mecánica, conviene garantizar siempre la seguridad de las personas.

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ANEXO NACIONAL (Normativo)

EN 50341-3-6:2001, Parte 3-6 de la Norma Europea EN 50341-3:2001*

Aspectos Normativos Nacionales (NNA) para España

Basado en la Norma EN 50341-1:2001

* La Norma EN 50341-3:2001 ha sido ratificada por AENOR.

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España

ÍNDICE Página INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 229 1

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN.................................................................... 230

2 2.3

DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y REFERENCIAS ................................................... 230 Normas para consulta ................................................................................................... 230

3 3.1

BASES DE DISEÑO ..................................................................................................... 230 Generalidades ................................................................................................................ 230

4 4.2.2.4.1 4.2.2.4.2 4.2.2.4.3 4.2.2.4.4 4.2.3.2 4.2.5 4.2.7 4.2.10.2 4.2.11

ACCIONES SOBRE LAS LÍNEAS............................................................................. Fuerzas del viento sobre los conductores .................................................................... Fuerzas del viento sobre las cadenas de aisladores..................................................... Fuerzas del viento sobre las torres de celosía.............................................................. Fuerzas del viento sobre los postes............................................................................... Carga de hielo característica ........................................................................................ Efectos de la temperatura ............................................................................................. Cargas de seguridad...................................................................................................... Casos de carga estándar................................................................................................ Factores parciales para las acciones ............................................................................

230 230 231 231 231 232 233 233 235 235

5 5.2.1 5.3.3.2

236 236

5.4.5.4 5.4.5.5

REQUISITOS ELÉCTRICOS ..................................................................................... Corriente normal........................................................................................................... Coordinación de aislamiento para la tensión permanente a frecuencia industrial y para sobretensiones temporales ................................................................................ Casos de carga para el cálculo de las distancias de aislamiento ................................ Distancias de aislamiento en el vano y en el apoyo ..................................................... Distancias de aislamiento a tierra en zonas alejadas de edificios, carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables ...................................................................... Distancias de aislamiento mínimas de líneas que cruzan carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables ............................................................................................ Distancias de aislamiento mínimas de líneas paralelas a carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables ............................................................................................ Otras líneas eléctricas o líneas aéreas de telecomunicaciones ................................... Áreas recreativas (jardines, áreas deportivas, etc.)....................................................

6 6.2

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA ......................................................................... 247 Dimensionamiento a frecuencia industrial de los sistemas de puesta a tierra.......... 247

7

APOYOS ........................................................................................................................ 248

8

CIMENTACIONES ...................................................................................................... 248

9

CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA DE LÍNEAS AÉREAS CON O SIN CIRCUITOS DE TELECOMUNICACIONES..................................... 248

10 10.2 10.7

AISLADORES............................................................................................................... 248 Requisitos eléctricos normalizados .............................................................................. 248 Requisitos mecánicos..................................................................................................... 249

11

EQUIPAMIENTO DE LAS LÍNEAS − HERRAJES Y ACCESORIOS DE LAS LÍNEAS AÉREAS.......................................................................................... 249

12

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD, CONTROLES Y RECEPCIÓN............. 249

5.4.2.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5.3.1 5.4.5.3.2

237 238 239 241 243 244 244 247

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España

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INTRODUCCIÓN

1 El Comité Nacional Español se encuentra en la siguiente dirección: Comité Nacional Electrotécnico Español AENOR Génova, 6 28004 Madrid España Tel. nº: + 34 91 432 60 65 Fax nº: + 34 91 310 45 96 Nombre / número del subcomité encargado: AEN/CTN 207 GT 7/11 2 El Comité Nacional Español ha preparado esta Parte 3-6 de la Norma EN 50341, enumerando los aspectos normativos nacionales españoles, bajo su única responsabilidad, pasándola debidamente a los procedimientos de CENELEC y CLC/TC 11. NOTA − El Comité Nacional Español asume igualmente la responsabilidad de la coordinación técnicamente correcta de esta Norma EN 50341-3-6 con la Norma EN 50341-1, realizando las revisiones necesarias de calidad. No obstante, se reseña que este control/garantía de calidad se ha hecho en el marco de la responsabilidad general de un comité de normas bajo las leyes/reglamentos nacionales.

3 Esta Norma EN 50341-3-6 es normativa en España e informativa para otros países. 4 Esta Norma EN 50341-3-6 ha de leerse conjuntamente con la Norma EN 50341-1, aquí referida como Parte 1. Todos los números de los capítulos utilizados en esta Parte 3-6 corresponden a los capítulos de la Parte 1. Los apartados específicos, que están prefijados como “ES”, deben leerse como correcciones a los textos correspondientes de la Parte 1. Cualquier clarificación necesaria sobre la aplicación de la Parte 3-6 en concordancia con la Parte 1 deberá ser referida al Comité Nacional Español donde, en cooperación con CLC/TC 11, se clarificará lo que sea necesario. Cuando no se haga ninguna referencia en la Parte 3-6 a algún apartado específico, se aplicará la Parte 1. 5 En el caso de los "valores encuadrados" que aparecen en la Parte 1, deberán tenerse en cuenta los valores corregidos (si los hubiere) que aparezcan en la Parte 3-6. De todos modos, ningún valor encuadrado, ya esté en la Parte 1 o en la Parte 3-6, debe corregirse para obtener uno de mayor riesgo en una especificación de proyecto. 6 El Comité Nacional Español declara, de acuerdo con el apartado 3.1 de la Parte 1, que esta Parte 3-6 sigue la “Aproximación empírica” (apartado 4.3) y que consecuentemente el apartado 4.2 “Aproximación general” no es de aplicación en España. 7 Las normas/reglamentos nacionales españolas referidas a las líneas eléctricas aéreas que excedan de 45 kV en corriente alterna están identificadas/numeradas en el apartado 2.3/ES.1. NOTA − Todas las normas nacionales, referidas en esta Parte 3-6, serán reemplazadas por las Normas Europeas pertinentes, tan pronto como estén disponibles y sean declaradas aplicables por el Comité Nacional Español, y por consiguiente se informe de ello a la secretaría de CLC/TC 11.

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Capítulo o apartado

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España

Legislación nacional

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN (ncpt)

ES.1 Aplicación para las líneas aéreas existentes Esta parte 3-6 de la Norma EN 50341-3 se aplica para nuevas líneas aéreas de transmisión de alta tensión solamente, no para las líneas que ya existen en España. Si hay que proyectar algún diseño/plano o trabajo de ejecución de líneas existentes en España, el comité nacional español será informado y decidirá, caso por caso, si se aplica esta Norma EN 50341-3-6 o qué versión anterior de la norma/documento nacional español tiene que seguirse. Las tres notas del capítulo 1 de la parte 1 son normativas en España.

2 DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y REFERENCIAS 2.3 Normas para consulta (A-dev)

ES.1 Leyes normativas nacionales, reglamentos de gobierno Decreto 3151/68: Reglamento Técnico de líneas eléctricas aéreas de alta tensión. Ley del suelo y ordenamiento urbano del 12 de Mayo de 1956. Ley 10/1996 del 18 de Marzo aprobada por Decreto 2619/1966 del 20 de octubre. Ley 54/1997 de 27 de noviembre, del Sector Eléctrico.

3 BASES DE DISEÑO 3.1 Generalidades (ncpt)

ES.1 La filosofía de diseño de las líneas de transmisión españolas debe basarse en el apartado 4.3 “Aproximación empírica”. De todos modos, la “Aproximación general” no es de aplicación en España.

4 ACCIONES SOBRE LAS LÍNEAS 4.2.2.4.1

Fuerzas del viento sobre los conductores

(A-dev)

ES.1 Se supondrá que el viento vaya en horizontal, actuando perpendicularmente a las superficies a las que afecta, de manera que el ángulo φ en la norma sea igual a cero (0). La ecuación resultante para el cálculo de las fuerzas del viento correspondientes deberá ser: Fc = q ⋅ d ⋅ (L1 + L2) / 2 donde d

diámetro del conductor;

L1, L2

longitudes de los dos vanos adyacentes;

q = qh ⋅ Cxc ⋅ Gq ⋅ GL =

60 kg/m2 ≈ 600 N/m2 para conductores de d ≤ 16mm; 50 kg/m2 ≈ 500 N/m2 para conductores de d > 16 mm.

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Capítulo o apartado

Legislación nacional

4.2.2.4.2

Fuerzas del viento sobre las cadenas de aisladores

(A-dev)

ES.1 El coeficiente de resistencia aerodinámica 1,2 puede considerarse incluido en el Reglamento español, dado que toma en consideración diferentes presiones dinámicas para los elementos cilíndricos, que pueden extrapolarse a este coeficiente. La ecuación resultante para el cálculo de las fuerzas del viento es: Fc = q ⋅ Ai donde Ai

área de la cadena de aisladores proyectados horizontalmente en un plano vertical paralelo al eje de la cadena. q = qli ⋅ Cxi ⋅ Gq = 70 kg/m2 ≈ 700 N/m2

4.2.2.4.3

Fuerzas del viento sobre las torres de celosía

(A-dev)

ES.1 La ecuación resultante para el cálculo de las correspondientes fuerzas del viento es: Fc = q ⋅ AT donde AT

área de la torre proyectada en un plano normal en la dirección del viento;

q

para estructuras de celosía de cuatro caras con perfiles metálicos normales: cara de barlovento = 160 ⋅ (1 − χ) kg/m2 ≈ 1 600 ⋅ (1 − χ) N/m2 cara de sotavento = 80 ⋅ (1 − χ) kg/m2 ≈ 800 ⋅ (1 − χ) N/m2 para estructuras de celosía de cuatro caras con perfiles cilíndricos: cara de barlovento = 90 ⋅ (1 − χ) kg/m2 ≈ 900 ⋅ (1 − χ) N/m2 cara de sotavento = 45 ⋅ (1 − χ) kg/m2 ≈ 450 ⋅ (1 − χ) N/m2

El coeficiente χ que interviene en las expresiones relativas a los apoyos de celosía es el coeficiente de opacidad, relación entre la superficie real de la cara y el área definida por su silueta. Las expresiones son válidas hasta χ = 0,5, debiendo adoptarse el valor de la expresión correspondiente a χ = 0,5 para los valores de χ superiores. Estos valores son válidos hasta una altura de 40 m sobre el terreno circundante, debiendo para mayores alturas adoptarse otros valores debidamente justificados.

4.2.2.4.4

Fuerzas del viento sobre los postes

(A-dev)

ES.1 El coeficiente de resistencia aerodinámica puede considerarse incluido en el reglamento español, dado que toma en consideración diferentes presiones dinámicas para los elementos cilíndricos, que pueden ser extrapoladas a este coeficiente.

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Capítulo o apartado

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España

Legislación nacional La ecuación resultante para el cálculo de las correspondientes fuerzas del viento es: Fc = q ⋅ Apol donde Apol

superficie proyectada del poste. q = qh ⋅ Cxpol ⋅ Gq ⋅ Gs = 70 kg/m2 ≈ 700 N/m2

4.2.3.2

Carga de hielo característica

(A-dev)

ES.1 Carga de hielo extrema Los valores de referencia para la carga de hielo de diseño gR, no pueden ser menores de los valores dados en la siguiente tabla 4.2.3.2/ES.1, de acuerdo a la altura del terreno:

Tabla 4.2.3.2/ES.1 Carga de hielo

Área reglamentaria

Altitud del terreno sobre el nivel del mar

Sobrecarga de hielo (g / m)

(m) Zona A

0 – 500

Zona B

500 – 1 000

0 180 ⋅

d

Zona C

≥ 1 000

360 ⋅

d

donde “d “ es el diámetro del conductor o cable de tierra en mm. NOTA − La carga de hielo se considera uniforme a lo largo del vano.

(ncpt)

ES.2 Como extensión de lo mencionado arriba, los valores de referencia para la carga de hielo de diseño gR no pueden ser menores que los valores dados en la siguiente tabla 4.2.3.2/ES.2, de acuerdo a la altura del terreno: Tabla 4.2.3.2/ES.2 Carga de hielo en alturas mayores

Área reglamentaria

Altitud del terreno sobre el nivel del mar (m)

Sobrecarga de hielo (g / m)

Zona C

1 000 – 1 500

360 ⋅

d

Zona D

≥ 1 500

540 ⋅

d

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Capítulo o apartado

Legislación nacional

4.2.5

Efectos de la temperatura

(A-dev)

ES.1 La distribución de temperaturas, a aplicar para el análisis de las fuerzas de tracción máxima de los conductores y cables de tierra, está definida por una distribución de zonas de acuerdo a la elevación sobre el nivel del mar: Zona A (menos de 500 m sobre el nivel del mar) •

Temperatura de referencia para el cálculo de las fuerzas del viento –5 ºC.

Zona B (entre 500 m y 1 000 m sobre el nivel del mar) •

Temperatura de referencia para el cálculo de fuerzas del hielo -15 ºC.

•

Temperatura de referencia para el cálculo de fuerzas del viento como hipótesis adicional –10 ºC.

Zona C (por encima de 1 000 m sobre el nivel del mar) •

Temperatura de referencia para el cálculo de fuerzas del hielo – 20 ºC.

•

Temperatura de referencia para el cálculo de fuerzas del viento como hipótesis adicional –15 ºC.

ES.2 Del mismo modo, a efectos de los cálculos de las dimensiones, las “Flechas máxima de conductores y cables de tierra”, según dispone el Reglamento, se calcularán para los casos de carga y temperaturas, que se indican a continuación: Caso de carga por viento. Sujeto a la acción de su propio peso y una sobrecarga de viento, en concordancia con los artículos arriba mencionados, a una temperatura de +15 ºC. Caso de carga por temperatura: Sujeto a la acción de su propio peso, a la máxima temperatura pronosticada, teniendo en cuenta el clima y las condiciones de servicio de la línea. Esta temperatura no deberá ser en ningún caso menor de 50 ºC. Caso de carga por hielo. Sujeto a la acción de su propio peso y a la sobrecarga de hielo correspondiente a la zona ( B, C o D) y a la temperatura de 0 ºC.

4.2.7 (A-dev)

Cargas de seguridad ES.1 Con respecto a las cargas de seguridad relativas a la resistencia longitudinal, se considerarán los siguientes esfuerzos, como casos de carga a calcular. •

Cargas permanentes (en concordancia con definiciones previas).

•

Cargas de hielo (en concordancia con definiciones previas). •

Acciones de temperatura (en concordancia con definiciones previas).

•

Cargas longitudinales resultantes del desequilibrio de tracciones. •

Para los apoyos de alineación y ángulo con cadenas de suspensión, se considerará un esfuerzo equivalente al 8% de las tracciones unilaterales de todos los conductores y cables de tierra. Este esfuerzo deberá considerarse distribuido en eje del apoyo, a la altura de los puntos de fijación de los conductores y cables de tierra.

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Capítulo o apartado

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España

Legislación nacional •

Para los apoyos de anclaje será considerado un esfuerzo del 50% de las tracciones unilaterales de conductores y cables de tierra, considerándose distribuidos estos esfuerzos en el eje del apoyo, análogamente a lo indicado en el párrafo anterior.

•

Para los apoyos fin de línea, se considerará un esfuerzo del 100% de las tracciones unilaterales de todos los conductores y cables de tierra, que deberán ser aplicados en el punto de fijación al apoyo, del correspondiente conductor o cable de tierra. También se tendrá en cuenta la torsión resultante, consecuencia de estos esfuerzos.

•

En todos los casos, para apoyos de cualquier tipo con un fuerte desequilibrio entre vanos contiguos, deberá analizarse el desequilibrio de las tensiones de los conductores, en la hipótesis de la tensión máxima de los mismos. Si el resultado de este análisis fuera más desfavorable que los valores calculados de acuerdo a los párrafos anteriores, se aplicarán los valores resultantes de dicho análisis.

ES.2 Para garantizar la seguridad relativa a las resistencias a la torsión, deberán considerarse los siguientes esfuerzos como hipótesis de cálculo: •

Cargas permanentes (en concordancia con lo definido anteriormente).

•

Efectos de la temperatura (en concordancia con lo definido anteriormente).

•

Cargas resultantes de la rotura de conductores o cables de tierra. •

Para los apoyos de alineación y ángulo con cadenas de suspensión, se deberá considerar el esfuerzo unilateral correspondiente a la rotura de un solo conductor o cable de tierra. Este esfuerzo se considerará aplicado en el punto que produzca la solicitación más desfavorable para cualquier elemento del apoyo, teniendo en cuenta la torsión producida si el esfuerzo fuera excéntrico. Podrá tenerse en cuenta la reducción de este esfuerzo, por medio de dispositivos especiales adoptados para este fin, al igual que cualquier reducción derivada de una desviación de la cadena de aisladores en suspensión.

•

Teniendo en cuenta este último punto, el valor mínimo admisible del esfuerzo de rotura que debe considerarse es: 50% de la tensión del cable roto en líneas con uno o dos conductores por fase y circuito, 75% de tensión del cable roto en líneas con tres conductores por fase y circuito. No se considerará reducción alguna, por desviación de la cadena, en las líneas con cuatro o más conductores por fase y circuito.

•

En los apoyos de anclaje, se deberá considerar el esfuerzo correspondiente a la rotura de un cable de tierra o conductor en las líneas con un solo conductor por fase y circuito, sin ninguna reducción en la tensión y en líneas con conductores en haces múltiples, la rotura de un cable de tierra o la rotura total de los conductores de un haz de fase, pero suponiendo en ellos una tensión mecánica igual al 50% de la que les corresponde en la hipótesis que se considere, no admitiéndose ninguna reducción sobre los esfuerzos anteriores. Este esfuerzo se considerará aplicado en forma análoga, que en los apoyos de alineación y de ángulo con cadenas de suspensión.

•

Para los apoyos de final de línea, este esfuerzo se considerará como en los apoyos de anclaje, según el párrafo anterior, pero suponiendo en el caso de líneas con haces múltiples, que los conductores están sometidos a la tensión mecánica que les corresponda de acuerdo con la hipótesis de carga.

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Legislación nacional

(ncpt)

ES.3 En todo lo dicho más arriba y como complemento legislativo, deberá considerarse un factor de incremento de los esfuerzos de 1,2, como coeficiente de seguridad representativo (disminución de las resistencias a nivel del límite elástico).

4.2.10.2

Casos de carga estándar

(A-dev)

ES.1 Casos de carga Las hipótesis de cálculo se especifican en la tabla 4.2.10.2/ES.1 que sigue:

Tabla 4.2.10.2/ES.1 Casos de carga Condiciones

Caso de carga

Zona A

Zona B

Zona C

1

Carga de viento a la temperatura de referencia

Carga de viento a la temperatura de referencia

Carga de viento a la temperatura de referencia

2

Sin hielo

Carga de hielo uniforme en todos los vanos

Carga de hielo uniforme en todos los vanos

Cargas longitudinales

Cargas longitudinales

Cargas longitudinales

Cargas de torsión

Cargas de torsión

Cargas de torsión

3 4

Observaciones

Para las temperaturas, véase el apartado 4.2.5/ES.1. Véase el apartado 4.2.3.2/ES.1 para cargas de hielo extremas y el apartado 4.2.5/ES.1 para temperaturas. De acuerdo con el apartado 4.2.7/ES.1. De acuerdo con el apartado 4.2.7/ES.2.

4.2.11

Factores parciales para las acciones

(A-dev)

ES.1 Los coeficientes de seguridad de la reglamentación española, están basados en la consideración de factores parciales de la resistencia de los materiales. Se han de considerar los siguientes factores de incremento en las cargas: •

Cargas climáticas

1,5

•

Cargas de seguridad

−

•

Cargas permanentes

−

•

Cargas accidentales

1,2

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Capítulo o apartado

- 236 -

España

Legislación nacional Por otra parte, en condiciones especiales como cruce o paralelismo con otras líneas, carreteras, autopistas, bosques, áreas urbanas o aeropuertos, debemos considerar los coeficientes arriba mencionados incrementados por 1,25, excepto para las cargas accidentales, resultando: •

Cargas climáticas

1,875

•

Cargas de seguridad

−

•

Cargas permanentes

−

•

Cargas accidentales

1,2

5 REQUISITOS ELÉCTRICOS 5.2.1

Corriente normal

(A-dev)

ES.1 Densidad de corriente del conductor (Reglamento español 3151/68) Las densidades de corriente máxima (Reglamento español 3151/68) en régimen permanente no sobrepasarán los valores indicados en la siguiente tabla 5.2.1/ES.1. En el caso de realizarse en el proyecto el estudio de la temperatura alcanzada por los conductores, teniendo en cuenta las condiciones climatológicas y de la carga de la línea, podrán admitirse valores diferentes.

Tabla 5.2.1/ES.1 Densidad de corriente en los conductores Densidad de corriente

Sección nominal mm2 10 15 25 35 50 70 95 125 160 200 250 300 400 500 600

Amperios / mm2 Cobre 8,75 7,60 6,35 5,75 5,10 4,50 4,05 3,70 3,40 3,20 2,90 2,75 2,50 2,30 2,10

Aluminio

Aleación de Aluminio

− 6,00 5,00 4,55 4,00 3,55 3,20 2,90 2,70 2,50 2,30 2,15 1,95 1,80 1,65

− 5,60 4,65 4,25 3,70 3,30 3,00 2,70 2,50 2,30 2,15 2,00 1,80 1,70 1,55

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Capítulo o apartado

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EN 50341-3-6:2001

Legislación nacional Los valores de la tabla 5.2.1/ES.1 anterior se refieren a materiales de las resistividades señaladas en la tabla 5.2.1/ES.1 del apartado 2 del artículo 8º, del Reglamento español 3151/68. Para cables de aluminio-acero, se tomará en la tabla 5.2.1/ES.1 el valor de la densidad de corriente correspondiente a su sección total como si fuera de aluminio y su valor se multiplicará por un coeficiente de reducción que, según la composición, será: 0,902 para la composición 30 + 7. 0,926 para la composición 6 + 1 y 26 + 7 0,941 para la composición 54 + 7 El valor resultante se aplicará para la sección total del conductor. Para cables de aleación de aluminio-acero se procederá de forma análoga, partiendo de la densidad de corriente correspondiente a la aleación de aluminio, empleándose los mismos coeficientes de reducción en función de la composición. Para conductores de otra naturaleza, la densidad máxima admisible se obtendrá multiplicando la fijada en la tabla para la misma sección de cobre, por un coeficiente igual a: 1,759 ρ donde ρ es la resistividad a 20 ºC del conductor en cuestión, expresada en microohmios/centímetro.

5.3.3.2

Coordinación de aislamiento para la tensión permanente a frecuencia industrial y para sobretensiones temporales

(A-dev)

ES.1 Nivel de aislamiento (Reglamento español 3151/68) El nivel de aislamiento se define por las tensiones soportadas bajo lluvia, a 50 Hz, durante un minuto y con onda de impulso de 1,2/50 µs, de acuerdo con las normas CEI correspondientes. Los niveles de aislamiento mínimos correspondientes a la tensión más elevada de la línea, tal y como ésta ha sido definida en el artículo 2º del Reglamento español 3151/68, serán los reflejados en la tabla 5.3.3.2/ES.1. Para otros valores de la tensión más elevada que no coincidan con los reflejados en la tabla 5.3.3.2/ES.1, se interpolarán en función de aquélla los valores de las tensiones de ensayo. En el caso de proyectarse líneas a una tensión superior a las incluidas en esta tabla, para la fijación de los niveles de aislamiento, se recomienda atenerse a las normas CEI sobre este material.

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Capítulo o apartado

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España

Legislación nacional Tabla 5.3.3.2/ES.1 Nivel de aislamiento Categoría de la línea

3ª

2ª

1ª

Tensión más elevada (kV, valor eficaz) 3,6 7,2 12 17,5 24 36 52 72,5

100 123 145 170 245 420 525

Tensión de ensayo de impulso (kV, valor de cresta) 45 60 75 95 125 170 250 325 Neutro a Neutro tierra aislado 380 450 450 550 550 650 650 750 900 1 050 1 550 1 800

5.4.2.2

Casos de carga para el cálculo de las distancias de aislamiento

(A-dev)

ES.1 Flecha máxima de conductores y cables de tierra (Reglamento español 3151/68)

Tensión de ensayo a frecuencia industrial (kV, valor eficaz) 16 22 28 38 50 70 95 140 Neutro a Neutro tierra aislado 150 185 185 230 230 275 275 325 395 460 680 740

La flecha máxima de conductores y cables de tierra se determinará sobre la base de las siguientes hipótesis, de acuerdo con la clasificación de las zonas de sobrecarga definidas en el artículo 17º del Reglamento español. En zonas A, B y C a) Hipótesis de viento. Sometidos a la acción de su propio peso y una sobrecarga de viento según el artículo 16, a la temperatura de + 15 ºC. b) Hipótesis de temperatura. Sometidos a la acción de su propio peso a la máxima temperatura previsible, teniendo en cuenta la climatología y las condiciones de servicio de la línea. Esta temperatura no será en ningún caso menor de + 50 ºC. c) Hipótesis de hielo. Sometidos a la acción de su propio peso más la sobrecarga de hielo correspondiente a la zona, según el artículo 17, a una temperatura de 0 ºC. Para líneas aéreas de más de 66 kV, si se espera un importante proceso de fluencia durante la vida útil de los conductores, debido a las características de los conductores y/o las condiciones del tendido, esto debe ser considerado para los cálculos de flechas.

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- 239 -

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Capítulo o apartado

Legislación nacional

5.4.3

Distancia de aislamiento en el vano y en el apoyo

(A-dev)

ES.1 Distancia de los conductores entre sí y entre éstos y los apoyos (Reglamento español 3151/68) La distancia de los conductores sometidos a tensión mecánica entre sí, así como entre los conductores y los apoyos, debe ser tal que no haya riesgo alguno de cortocircuito, ni entre fases ni a tierra, teniendo presente los efectos de las oscilaciones de los conductores debidas al viento y al desprendimiento de la nieve acumulada sobre ellos. Con este objeto, la separación mínima entre conductores se determinará por la fórmula siguiente: D=K

F+L +

U 150

donde D

separación entre conductores en metros;

K

coeficiente que depende de la oscilación de los conductores con el viento, que se tomará de la tabla 5.4.3/ES.1;

F

flecha máxima en metros, según el capítulo 3 del artículo 27 del Reglamento español 3151/68;

L

longitud en metros de la cadena de suspensión. En el caso de conductores fijados al apoyo por cadenas de amarre o aisladores rígidos L = 0;

U

tensión nominal de la línea en kV.

Los valores de las tangentes del ángulo de oscilación de los conductores vienen dados por el cociente de la sobrecarga de viento dividido por el peso propio, por metro lineal de conductor, estando la primera determinada de acuerdo con el artículo 16 del Reglamento español 3151/68.

Tabla 5.4.3/ES.1 Coeficiente K dependiente del ángulo de oscilación Ángulo de oscilación

Valores de K Líneas de 1ª y 2ª categoría

Línea de 3ª categoría

Más de 65º

0,7

0,65

Entre 45º y 65º

0,65

0,6

Menos de 45º

0,6

0,55

La fórmula anterior corresponde a conductores iguales que tienen la misma flecha. En el caso de conductores diferentes o con distinta flecha, la separación entre ellos deberá justificarse analizando sus oscilaciones con el viento. En el caso de conductores dispuestos en triángulo o hexágono y siempre que sean adoptadas separaciones menores que las deducidas de la fórmula anterior, los valores utilizados deberán ser debidamente justificados.

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Capítulo o apartado

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España

Legislación nacional En zonas en las que se prevean formaciones de hielo sobre los conductores particularmente importantes, se analizará con especial cuidado el riesgo de aproximaciones inadmisibles entre los conductores. La separación entre conductores y cables de tierra será determinada análogamente al caso de separación entre diferentes conductores, como rezan los párrafos anteriores. ES.2 La separación mínima entre conductores y sus accesorios en tensión y los apoyos no deberá ser menor a:

0,1 +

U m 150

con un mínimo de 0,2 m. En el caso de cadenas en suspensión, la distancia entre los conductores y sus accesorios en tensión al apoyo, deberá ser la misma de la fórmula anterior, considerando los conductores desviados bajo la acción de una presión de viento equivalente a la mitad de la establecida para ellos en el artículo 16 del Reglamento español 3151/68. Si se usan contrapesos para reducir la desviación de la cadena, el proyectista justificará los valores de las desviaciones y distancias al apoyo. ES.3 Paralelismos (Reglamento español 3151/68)

Los requisitos de seguridad reforzada establecidos en el artículo 32 del Reglamento español 3151/68 no son aplicables en estos casos. Líneas eléctricas Se entiende que existe paralelismo cuando dos o más líneas cercanas una a la otra siguen sensiblemente la misma dirección, incluso si no son estrictamente paralelas. Siempre que sea posible, se evitará la construcción de líneas paralelas de transporte o de distribución de energía eléctrica a distancias inferiores a 1,5 veces la altura del apoyo más alto, entre las trazas de los conductores más próximos. Una excepción a esto son las zonas de acceso a centrales generadoras y estaciones transformadoras. En cualquier caso, entre los conductores contiguos de las líneas paralelas no deberá existir una separación menor que la establecida en el capítulo 2 del artículo 25, considerando como valor de U el de la línea de mayor tensión. Se permitirá la colocación de líneas de diferente tensión sobre apoyos comunes, cuando sean de iguales características, con respecto a la clase de corriente y frecuencia, salvo que se trate de líneas de transporte y telecomunicación o maniobra, pertenecientes a la misma empresa y siempre que estas últimas estén afectadas exclusivamente al servicio de las primeras. La línea más elevada deberá ser la de mayor tensión y los apoyos tendrán la altura suficiente, para asegurar que las separaciones entre los conductores de ambas líneas y entre estos y el propio apoyo sean las que con carácter general se exigen y para que la distancia al terreno del conductor más bajo, en las condiciones más desfavorables, sea la establecida en el capítulo 1 del artículo 25.

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Capítulo o apartado

- 241 -

EN 50341-3-6:2001

Legislación nacional

5.4.4

Distancias de aislamiento a tierra en zonas alejadas de edificios, carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

(A-dev)

ES.1 Altura de los conductores sobre el suelo (Reglamento español 3151/68) La altura de los soportes deberá ser tal que incluso con la flecha máxima vertical los conductores estén lejos de cualquier punto del terreno o de la superficie de aguas no navegables, a una altura mínima de: 5,3 +

U m 150

con un mínimo de 6 m. En el caso de la hipótesis de cálculo de la flecha máxima bajo la acción del viento sobre los conductores, la distancia debe ser un metro menos que la señalada anteriormente; en este caso, el conductor será considerado con la desviación producida por el viento. En lugares de difícil acceso las distancias antes mencionadas pueden ser reducidas en un metro. Entre la posición de los conductores con su flecha máxima vertical y la posición de los conductores con su flecha y desviación correspondiente a la hipótesis de viento a) del capítulo 3 del artículo 27 del Reglamento español 3151/68, las distancias de seguridad a tierra vendrán determinadas por la curva envolvente de los círculos de distancia, trazados en cada posición intermedia del conductor, con un radio interpolado entre la distancia correspondiente a la posición vertical y aquella correspondiente a la posición de máxima desviación, en función lineal del ángulo de desviación.

ES.2 Paso a través de diferentes áreas (Reglamento español 3151/68 y ley 54/1997 Sector de Electricidad). ES.2.1 Bosques, árboles y masas de arbolado Los requisitos de seguridad reforzada establecidas en el artículo 32 del Reglamento español 3151/68 no son aplicables en este caso. Para evitar las interrupciones del servicio y la posibilidad de incendios producidos por contacto entre las ramas y troncos de árboles y los conductores de líneas eléctricas, debe despejarse una zona a ambos lados de la línea –mediante la corta y/o poda de arbolado con las correspondientes indemnizaciones- cuya anchura será la necesaria para asegurar que en su posición de máxima desviación –en concordancia con la hipótesis de viento a) del capítulo 3 del artículo 27- la distancia a la masa de arbolado en su situación normal no sea menor de : 1,5 +

U m 150

con un mínimo de 2 m. Igualmente deberán ser cortados todos los árboles que constituyan un riesgo para la conservación de la línea, entendiéndose como tales los que, por inclinación o caída (accidental o deliberada) pudieran alcanzar a los conductores en su posición normal, teniendo en cuenta la hipótesis de temperatura b) del capítulo 3 del artículo 27.

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Capítulo o apartado

- 242 -

España

Legislación nacional El concesionario de la línea estará obligado a exigir periódicamente que se efectúen las operaciones de corta y poda necesarias en la zona de protección señalada.

ES.2.2 Edificios, construcciones y áreas urbanas Excepto en los casos señalados más adelante, se evitará en lo posible el tendido de líneas eléctricas aéreas de alta tensión de primera y segunda categoría, en terrenos clasificadas por la Ley sobre Régimen del Suelo y Ordenación Urbana de 12 de Mayo de 1956, como: suelos urbanos, cuando pertenezcan a Municipios que tengan Plan de Ordenación, o como casco de población, cuando pertenezca a Municipios que no tengan dicho Plan. Cuando las circunstancias técnicas o económicas lo aconsejen, a petición del propietario de la instalación, las líneas eléctricas aéreas pueden ser instaladas en las áreas indicadas más arriba, previa autorización del órgano competente de la Administración. Está autorizado el tendido aéreo de líneas eléctricas de alta tensión en las zonas de reserva urbana, con Plan general de ordenación legalmente aprobado y en zonas y polígonos industriales con Plan parcial de ordenación aprobado, así como en los terrenos del suelo urbano, no incluidos dentro del casco de la población, en Municipios que no tengan Plan de ordenación. Las líneas aéreas localizadas en zonas de reserva urbana, pueden cambiar su trazado o ser transformadas en líneas subterráneas, a partir del momento en que se apruebe un Plan parcial de ordenación para las áreas en cuestión. Para ello deberá tenerse en cuenta lo dispuesto en el Reglamento de la Ley de 10/1996, de 18 de Marzo, aprobado por el decreto 2619/1966, de 20 de Octubre. Para que la conversión de líneas aéreas a líneas subterráneas sea exigible, será necesario que el terreno esté urbanizado o en vías de urbanización, tenga las cotas de nivel previstas en el proyecto de urbanización y se hayan cumplido las formalidades previstas en el Decreto citado anteriormente en este mismo párrafo. Cuando las líneas pasen sobre edificios, construcciones y terrenos clasificados como: suelo urbano, cuando pertenezca a Municipios que tengan Plan de ordenación, o como casco de la población, cuando pertenezca a áreas municipales que no tengan dichas medidas, estas líneas deberán cumplir los requisitos de seguridad reforzada establecidas en el artículo 32. Las distancias de aislamiento mínimas que deberán existir, bajo las condiciones más desfavorables, entre los conductores de la línea eléctrica y los edificios o construcciones que están por debajo, serán las siguientes: − Por encima de puntos accesibles a las personas: 3,3 +

U m con un mínimo de 5 m 100

− Por encima de puntos no accesibles a las personas: 3,3 +

U m con un mínimo de 4 m 150

Se procurará asimismo en las condiciones más desfavorables, el mantener las anteriores distancias de aislamiento, en proyección horizontal, entre los conductores de la línea y los edificios y construcciones cercanas.

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España

Capítulo o apartado

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Legislación nacional En lugares perfectamente visibles de los edificios y construcciones cercanos a la línea y principalmente en la proximidad de las bocas de agua para incendios, deberán colocarse placas advirtiendo de la necesidad de notificar a la empresa suministradora de energía eléctrica de manera que, en caso de incendio, se interrumpa el servicio de la línea afectada antes de utilizar agua para extinguir el fuego.

ES.2.3 Ríos y canales navegables En los cruces con ríos y canales navegables o flotables, la altura mínima de los conductores sobre la superficie del agua, para el máximo nivel que esta pueda alcanzar, será de: G + 2,3 +

U m 100

donde G es el gálibo Si tal gálibo no está definido, éste deberá considerarse igual a 4,7 m.

5.4.5.3.1

Distancias de aislamiento mínimas de líneas que cruzan carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

(A-dev)

ES.1 Cruces (Reglamento español 3151/68) ES.1.1 Carreteras y ferrocarriles sin electrificar Queda modificada en este caso la condición a) del artículo 32, en lo que se refiere a los cruces con carreteras locales y vecinales, para líneas de 1ª y 2ª categorías, siendo permitido un empalme por conductor sobre el vano de cruce. La altura mínima de los conductores sobre el punto más alto de la carretera, o la parte más alta de los raíles en el caso de líneas de ferrocarril no electrificadas, será de: 6 ,3 +

U m 100

con un mínimo de 7 m.

ES.1.2 Ferrocarriles electrificados, tranvías y trolebuses La altura mínima de los conductores de la línea eléctrica sobre los cables o hilos sustentadores o sobre los conductores de la línea de contacto, será de: 2 ,3 +

U m 100

con un mínimo de 3 m.

Además, en el caso de ferrocarriles, tranvías o trolebuses provistos de trole o de otros elementos de toma de corriente, que puedan accidentalmente llegar a separarse de la línea de contacto, los conductores de la línea eléctrica deberán estar situados a una altura tal que, si el dispositivo antes mencionado se soltara –teniendo en cuenta la posición más desfavorable que pueda adoptar- no quede a una distancia menor que la definida anteriormente.

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Capítulo o apartado

- 244 -

España

Legislación nacional

5.4.5.3.2

Distancias de aislamiento mínimas de líneas paralelas a carreteras, ferrocarriles y vías fluviales navegables

(A-dev)

Paralelismos (Reglamento español 3151/68) Los requisitos de seguridad reforzados establecidos en el artículo 32 no son de aplicación en estos casos.

ES.1.1 Líneas eléctricas De acuerdo con lo establecido en el apartado 5.4.3/ES.3. A los efectos de explotación, conservación y seguridad de personas y cosas, deberá considerarse que todas las líneas sobre apoyos comunes, tienen la tensión igual a la de la más elevada. El aislamiento de la línea de menor tensión no será inferior al correspondiente de puesta a tierra de la línea con tensión más elevada.

ES.1.2 Vías de comunicación Se prohíbe la instalación de apoyos de líneas eléctricas de alta tensión, en las zonas de influencia de las carreteras, a distancias menores a las que se indican a continuación, medidas horizontalmente desde el eje de la calzada y perpendicularmente a esta. En las carreteras de la red estatal (nacionales, comarcales y locales): 25 m. En carreteras de la red vecinal: 15 m. Está prohibido también instalar apoyos que, aún cumpliendo con las separaciones anteriores, se encuentre a menos de 8 m de la arista exterior de la explanación o a una distancia del borde de la plataforma, inferior a una vez y media su altura. Por lo que se refiere a ferrocarriles y cursos de agua navegables o flotables, se prohíbe la instalación de líneas eléctricas a distancias menores de 25 m, o de una vez y media la altura de sus apoyos, con respecto al extremo de la explanación o borde del cauce, respectivamente. A estas distancias mínimas, podrá autorizarse el paralelismo en longitudes que no superen a 1 km, para líneas de 1ª y 2ª categoría y en longitudes no superiores a 5 km para líneas de 3ª categoría. En circunstancias topográficas excepcionales, y previa justificación técnica y aprobación de la Administración, podrá permitirse la colocación de apoyos a distancias menores que las indicadas más arriba, y el paralelismo en longitudes mayores de las anteriormente señaladas.

5.4.5.4

Otras líneas eléctricas o líneas aéreas de telecomunicaciones

(A-dev)

ES.1 Cruzamientos (Reglamento español 3151/68)

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España

Capítulo o apartado

- 245 -

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Legislación nacional ES.1.1 Líneas eléctricas y de telecomunicaciones En este caso quedan modificadas las siguientes condiciones, establecidas en el artículo32. Condición a):

En líneas de 1ª y 2ª categoría, puede admitirse la existencia de un empalme por conductor en el vano de cruce.

Condición b):

Pueden emplearse apoyos de madera, siempre que sean fijados al terreno mediante zancas metálicas o de hormigón.

Condición d):

Queda exceptuado su cumplimiento.

En los cruces de líneas eléctricas, se situará a mayor altura la línea de tensión más elevada y en el caso de igual tensión la que se instale con posterioridad. En cualquier caso, siempre que fuera preciso sobreelevar una línea existente, será de cargo del nuevo concesionario la modificación de la línea ya instalada. Se procurará que el cruce se efectúe en la proximidad de uno de los apoyos de la línea más elevada, pero la distancia entre los conductores de la línea inferior y las partes más próximas de los apoyos de la línea superior, no será menor de: 1,5 +

U m 150

donde U es la tensión nominal en kV de la línea inferior, considerando los conductores de la misma en su posición de máxima desviación, bajo las condiciones establecidas en la hipótesis de viento a) del capítulo 3 del artículo 27. La distancia mínima vertical entre los conductores de las dos líneas, en las condiciones más desfavorables, no deberá ser inferior a: 1,5 +

U + I1 + I 2 m 100

donde U

tensión nominal en kV de la línea superior;

I1

longitud en metros entre el punto de cruce y el apoyo más próximo de la línea superior;

I2

longitud en metros entre el punto de cruce y el apoyo más próximo de la línea inferior.

Cuando la resultante de los esfuerzos del conductor en alguno de los apoyos de cruce de la línea inferior, tenga componente vertical ascendente, se tomarán las debidas precauciones, para evitar que los conductores, aisladores o soportes lleguen a desprenderse. Podrán realizarse cruces sin que la línea superior cumpla los requisitos de seguridad reforzada establecidas en el artículo 32, si la línea inferior estuviera protegida en el cruce por un haz de cables de acero, situado entre ambas, con la suficiente resistencia mecánica para soportar el impacto, por la caída de los conductores de la línea superior si estos se rompieran o desprendieran.

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Capítulo o apartado

- 246 -

España

Legislación nacional Los cables de protección deberán ser de acero galvanizado y estarán puestos a tierra en las condiciones prescritas en el capítulo 6 del artículo 12. El haz de cables de protección, deberá tener una longitud sobre la línea inferior, igual al menos a vez y media la distancia horizontal que separa los conductores más exteriores de la línea superior, en la dirección de la inferior. Este haz de cables de protección podrá situarse sobre los mismos o diferentes apoyos de la línea inferior, pero en todo caso la parte enterrada de los apoyos deberá ser metálica o de hormigón. Las distancias mínimas verticales entre los conductores de la línea superior y el haz de cables de protección, deberán ser idénticas a las establecidas en este mismo apartado para la separación entre los conductores de dos líneas que se cruzan, en el caso de no existir protección. La distancia mínima entre los cables de acero de protección y los conductores de la línea inferior, será vez y media la distancia a masa correspondiente a estos últimos, de acuerdo con el capítulo 2 del artículo 25, con un mínimo de 0,75 m. Una línea puede también cruzar sobre otra si los apoyos de cruce de la superior son de una altura tal que, en el caso de rotura de un conductor en ella, este al caer quede en todo momento a una distancia de los de la línea inferior, al menos igual a la distancia a masa correspondiente a estos últimos, de acuerdo con el capítulo 2 del artículo 25. En este caso, los requisitos de seguridad reforzada a tener en cuenta, en el vano de cruce y los apoyos que lo limitan, son las de los apartados c) y b), este último modificado como se describe al principio de este apartado. En este caso, se considerará la posible presencia de tiros verticales de los conductores de la línea superior en los apoyos contiguos a los de cruce, por la elevación de éstos. En casos excepcionales y previa justificación, se podrá autorizar el que dos líneas que se crucen, pueden ser fijadas a un mismo apoyo. En este caso, los requisitos de seguridad establecidos en el artículo 32 deberán ser aplicados a los conductores de la línea superior y al apoyo común. Si, como resultado de circunstancias singulares, fuera necesario que la línea de menor tensión cruzara por encima de la línea de tensión mayor, será preciso recabar una autorización expresa, teniendo presente en el cruce todos los requisitos y criterios expuestos en este apartado.

ES.1.2 Las líneas de telecomunicaciones serán consideradas como líneas eléctricas de baja tensión y su cruzamiento estará sujeto a los requisitos de este apartado. ES.2 Paralelismos Los requisitos de seguridad reforzada establecidos en el artículo 32 no son aplicables en estos casos.

ES.2.1 Líneas eléctricas De acuerdo con el apartado 5.4.3/ES.3. El aislamiento de la línea de menor tensión no será inferior al correspondiente de puesta a tierra de la línea de tensión más elevada.

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España

- 247 -

Capítulo o apartado

Legislación nacional

5.4.5.5

Áreas recreativas (jardines, áreas deportivas, etc.)

(A-dev)

ES.1 Edificios, construcciones y áreas urbanas

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De acuerdo con el apartado 5.4.4/ES.2.2.

6 SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA 6.2

Dimensionamiento a frecuencia industrial de los sistemas de puesta a tierra

(A-dev)

ES.1 Máxima resistencia de difusión a tierra (Reglamento español 3151/68) La resistencia de difusión máxima de la puesta a tierra no excederá de los valores que se obtengan bajo los siguientes criterios, para el caso de que se produjera un paso de corriente a tierra a través del apoyo. 1 Si los dispositivos de protección de la línea estuvieran dispuestos para una rápida desconexión de la misma, el umbral de funcionamiento de estos dispositivos será como máximo el 50% de la intensidad de corriente originada por la perturbación. Dentro de este criterio, y en zonas frecuentadas, la resistencia de difusión de la puesta a tierra de los apoyos, no será superior a 20 Ω. En el caso de líneas de 2ª y 3ª categorías, si este valor fuera difícil de obtener y siempre que las líneas estuvieran equipadas con dispositivos de protección sensibles de rápida actuación, cumpliendo con los requisitos del capítulo 6 del artículo 12, se admitirá un valor de la resistencia de difusión superior, siempre y cuando se refuerce el aislamiento del apoyo hasta el valor correspondiente al escalón superior de tensión indicado en el artículo 24 para las ondas de impulso. En áreas frecuentadas por el público, además de cumplirse lo anterior, será obligatorio utilizar electrodos de difusión o tomas de tierra en anillo cerrado, enterrado alrededor del empotramiento del apoyo, a una distancia de un metro (1 m) de las aristas del macizo de la cimentación o desde la superficie exterior del apoyo si no existiera macizo. 2 Cuando no esté prevista la desconexión rápida mencionada en la condición anterior, la caída en la tensión motivada por la corriente de falta, a través de la resistencia de la toma de tierra, será como máximo de 125 V. Deberá obtenerse una resistencia máxima de difusión de 20 Ω en la puesta a tierra de todos los apoyos que soporten interruptores, seccionadores u otros aparatos de maniobra, debiendo estar conectadas a tierra las carcasas y partes metálicas de los mismos. En este caso, será necesario también instalar dispositivos de puesta a tierra de tipo anillo o malla. Si tales aparatos tuvieran mando manual para su accionamiento mecánico, éste debe quedar puesto a tierra; recomendándose además que existan aisladores de características adecuadas, instalados entre su palanca de accionamiento a mano y el propio aparato. Todos los valores referidos a magnitudes eléctricas de la puesta a tierra que se mencionan en el presente apartado, se entenderán medidos en corriente alterna de 50 Hz o más y con el cable de tierra –si lo hubiere- conectado en posición de trabajo. Cuando la instalación de cable de tierra tenga por objeto proteger la línea contra el rayo, la medida deberá realizarse eliminando la influencia del cable de tierra.

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Capítulo o apartado

- 248 -

España

Legislación nacional Cuando la naturaleza del suelo no sea favorable para obtener una resistencia de difusión reducida en la toma de tierra, podrá recurriese al tratamiento químico del terreno por algunos de los métodos sancionado por la práctica. Dada la importancia de todas las instalaciones de puesta a tierra desde el punto de vista de la seguridad, éstas deberán ser comprobadas en el momento de su establecimiento y revisadas cada seis años. Cuando el suelo no sea favorable para la correcta conservación de los dispositivos de puesta a tierra, éstos y sus conexiones al apoyo se descubrirán cada nueve años.

7 APOYOS La parte 1 se aplica sin cambios.

8 CIMENTACIONES La parte 1 se aplica sin cambios.

9 CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA DE LÍNEAS AÉREAS CON O SIN CIRCUITOS DE TELECOMUNICACIONES La parte 1 se aplica sin cambios.

10 AISLADORES 10.2

Requisitos eléctricos normalizados

(A-dev)

ES.1 Nivel de aislamiento (Reglamento español3151/68) El nivel de aislamiento se define por las tensiones soportadas bajo lluvia, a 50 Hz, durante un minuto y con onda de impulso de 1,2/50 µs, de acuerdo con las normas CEI correspondientes. Los niveles mínimos de aislamiento correspondientes a la tensión más elevada de la línea, tal como esta ha sido definida en el artículo 2º, serán los reflejados en la siguiente tabla 10.2/ES.1.

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España

Capítulo o apartado

- 249 -

EN 50341-3-6:2001

Legislación nacional Tabla 10.2/ES.1 Niveles de aislamiento Categoría de la línea

Tensión más elevada (kV, valor eficaz)

3ª

2ª

1ª

3,6 7,2 12 17,5 24 36 52 72,5

100 123 145 170 245 420 525

Tensión de ensayo de impulso (kV, valor de cresta) 45 60 75 95 125 170 250 325 Neutro a Neutro tierra aislado 380 450 450 550 550 650 650 750 900 1 050 1 550 1 800

Tensión de ensayo a frecuencia industrial (kV, valor eficaz) 16 22 28 38 50 70 95 140 Neutro a Neutro tierra aislado 150 185 185 230 230 275 275 325 395 460 680 740

En el caso de otros valores de la tensión más elevada que no coincidan con los reflejados en la tabla 10.2/ES.1, los valores de las tensiones de ensayo se interpolarán en función de aquélla. En el caso de líneas proyectadas para tensiones mayores que las incluidas en esta tabla 10.2/ES.1, se recomienda atenerse a las normas CEI sobre este material, para la fijación de los niveles de aislamiento.

10.7

Requisitos mecánicos

(A-dev)

ES.1 Condiciones electromecánicas La característica resistente básica de los aisladores será la carga electromecánica mínima garantizada, cuya probabilidad de que aparezcan cargas menores es inferior al 2% (la media menos 2,06 σ).

11 EQUIPAMIENTO DE LAS LÍNEAS – HERRAJES Y ACCESORIOS DE LAS LÍNEAS AÉREAS La parte 1 se aplica sin cambios.

12 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD, CONTROLES Y RECEPCIÓN La parte 1 se aplica sin cambios.

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- 251 -

UNE-EN 50341-1

ANEXO NACIONAL (Informativo)

Las normas europeas o internacionales que se relacionan a continuación, citadas en esta norma, han sido incorporadas al cuerpo normativo UNE con los códigos siguientes:

Norma Europea / Norma Internacional

Norma UNE

EN ISO 1461

UNE-EN ISO 1461:1999

EN ISO 9001

UNE-EN ISO 9001:1994

EN ISO 9002

UNE-EN ISO 9002:1994

EN ISO 9003

UNE-EN ISO 9003:1994

EN ISO 14713

UNE-EN ISO 14713:2000

EN 10025

UNE-EN 10025:1994

EN 10149

UNE-EN 10149, serie

EN 12465

UNE-EN 12465:2002

EN 12479

UNE-EN 12479:2002

EN 12509

UNE-EN 12509:2002

EN 12510

UNE-EN 12510:2002

EN 12511

UNE-EN 12511:2002

EN 22063

UNE-EN 22063:1994

EN 50182

UNE-EN 50182:2002

EN 50183

UNE-EN 50183:2000

EN 50189

UNE-EN 50189:2000

EN 50326

UNE-EN 50326:2003

EN 60071-1

UNE-EN 60071-1:1997

EN 60071-2

UNE-EN 60071-2:1999

EN 60305

UNE-EN 60305:1998

EN 60383-1

UNE-EN 60383-1:1997

EN 60383-2

UNE-EN 60383-2:1997

EN 60433

UNE-EN 60433:1999

EN 60437

UNE-EN 60437:1999

EN 60507

UNE-EN 60507:1995

EN 60794-1-1

UNE-EN 60794-1-1:2001

EN 60794-1-2

UNE-EN 60794-1-2:2001

EN 60865-1

UNE-EN 60865-1:1997

EN 60889

UNE-EN 60889:1997

EN 61232

UNE-EN 61232:1996

EN 61284

UNE-EN 61284:1994

EN 61325

UNE-EN 61325:1997 (Continúa)

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UNE-EN 50341-1

- 252 -

Norma Europea / Norma Internacional

Norma UNE

EN 61395

UNE-EN 61395:1999

EN 61466-1

UNE-EN 61466-1:1998

EN 61466-2

UNE-EN 61466-2:1999

EN 61773

UNE-EN 61773:1998

EN 61854

UNE-EN 61854:1999

EN 61897

UNE-EN 61897:2000

EN 187200

EN 187200:2001 (Ratificada)

ENV 1090-1

UNE-ENV 1090-1:1997

HD 474 S1

UNE 21009:1989

HD 637

UNE 207003:2000

CEI 60038

UNE 21127:1991

CEI 60050-441

UNE 21302-441:1990

CEI 60050-466

UNE 21302-466:1991

CEI 60050-471

UNE 21302-471:1992

CEI 60050-601

UNE 21302-601:1991

CEI 60050-604

UNE 21302-604:1991

CEI 60287-3-1

UNE 21144-3-1:1997

CEI 60372

UNE 21126:1995

CEI 60471

UNE 21128:1980

CEI/TR 60479-1

UNE 20572-1:1997

CEI 60652

UNE 21183:1997

CEI 60724

UNE 211003-1:2001

CEI 60797

UNE 21163:1988

CEI 60909

UNE 21239:1994

CEI 61109

UNE 21909:1995

CEI/TR 61211

UNE 21211:1998

CEI 61467

UNE 207002 IN:1999

CEI 62219

EN 62219:2002 (Ratificada)

CISPR 16-1

UNE 208001-1:1999

CISPR 16-2

UNE 208001-16-21)

CISPR 18-2

UNE 20509-2:1990

CISPR 18-3

UNE 20509-2:1990

1) En preparación.

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Dirección

C Génova, 6 28004 MADRID-España

Teléfono 91 432 60 00

Fax 91 310 40 32

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