DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LÍNEAS DE ALTO · PDF fileManual de...

INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELÉCTRICIDAD

DIRECCIÓN FORMACIÓN DE PERSONAL

DEPARTAMENTO DE CAPACITACIÓN EN

INGENIERÍA

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE

LÍNEAS DE ALTO VOLTAJE

AGOSTO DE 1995

Manual de Diseño Diciembre 1993

Versión Final Instituto Costarricense de Electricidad

1/112

INDICE

1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 8

SIMBOLOGIA ..................................................................................................................... 9

2 AISLAMIENTO ................................................................................................... 10

2.1 GENERALIDADES ............................................................................................. 10

2.1.1 Antecedentes ............................................. 10

2.1.2 Glosario ................................................. 10

2.2 NIVELES DE AISLAMIENTO, SEPARACIONES DE SEGURIDAD EN AIRE Y

DISTANCIAS DE CONDUCCIÓN SUPERFICAL .............................................. 13

2.2.1 Niveles de Aislamiento ................................... 13

2.2.2 Separaciones en Aire para Torres ......................... 14

2.2.3 Separaciones en el Vano .................................. 16

2.2.4 Separaciones de Fuga para Aisladores de Fase ............. 16

2.2.5 Aisladores entre Fases ................................... 17

2.3 SOBREVOLTAJES Y DISRUPTIVIDAD DEL AISLAMIENTO ......................... 18

2.3.1 Sobrevoltaje ............................................. 18

2.3.2 Soporte de aislamiento para aisladores de línea .......... 19

2.4 APLICACIÓN A DIFERENTES TIPOS DE LÍNEAS ...................................... 19

2.4.1 Torres de celosía de acero y postes de concreto .......... 19

2.4.2 Postes de madera ......................................... 19

2.4.3 Líneas Paralelas ......................................... 19

2.4.4 Torres con dos o más líneas. ............................. 19

2.5 HILOS DE GUARDA ......................................................................................... 20

2.6 TRANSPOSICIÓN ............................................................................................. 20

2.7 DISEÑO DETALLADO ...................................................................................... 20

2.7.1 Diseño de cables de protección ........................... 20

2.7.2 Diseño de puesta a tierra de torres: ..................... 21

2.7.3 Diseño de protección contra arcos: ....................... 21

2.8 LINEAMIENTOS GENERALES PARA EL CÁLCULO DE FRECUENCIA DE

FALLAS POR RAYO. ...................................................................................... 22

2.8.1 Generalidades ............................................ 22

2.8.2 Cálculo de frecuencia de falla por rayo: ................. 22

2.8.3 Experiencia operacional: ................................. 23

2.9 CAMPOS MAGNÉTICOS Y ELÉCTRICOS ......................................................... 24

2.9.1 Campo eléctrico .......................................... 24



2/112

2.9.2 Campo magnético .......................................... 25

3 CARGAS Y DEFINICIONES MECANICAS ................................................... 26

3.1 DEFINICIONES ............................................................................................... 26

3.2 SUPOSICIONES DE CARGA ............................................................................ 28

3.3 PRESION DEL VIENTO .................................................................................. 28

3.3.1 Fórmula de presión del viento ............................ 28

3.3.2 Velocidad del viento de referencia ....................... 29

3.3.3 Coeficiente de respuesta a ráfaga ........................ 30

3.3.4 Coeficiente de arrastre para estructuras tipo H. ......... 30

3.3.5 Coeficiente arrastre para torres de celosías. ............ 30

3.3.6 Coeficiente de arrastre para postes, aisladores y accesorios

......................................................... 30

3.3.7 Coeficiente de arrastre para conductores ................. 31

3.4 TEMPERATURA EN CONDUCTORES ................................................................. 32

3.5 CARGAS PRODUCIDAS DURANTE CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO ...... 32

3.6 CARGAS POR TERREMOTO .............................................................................. 33

3.7 FACTORES DE CARGA .................................................................................... 33

3.8 CALCULO DE CARGA DE DISEÑO ................................................................. 34

3.8.1 Cargas para análisis estructural ......................... 34

3.8.2 Cálculo de ángulos de oscilación del aislador y el puente. 36

3.9 TENSION Y ECUACIONES DE LA CATENARIA ............................................ 37

3.9.1 Cálculo de la tensión horizontal ......................... 37

3.9.2 Ecuaciones de la parábola ................................ 40

3.9.3 Ecuaciones de la catenaria ............................... 41

4 CONDUCTORES Y DISTANCIAS .................................................................... 45

4.1 MATERIALES, DISEÑO Y SECCIÓN TRANSVERSAL MINIMA DE LOS

CONDUCTORES ................................................................................................. 45

4.1.1 Materiales ............................................... 45

4.1.2 Diseño y sección transversal mínima ...................... 45

4.2 TENSIONES PERMISIBLES ............................................................................ 46

4.3 CALCULOS DE LA TENSIÓN DEL CONDUCTOR ............................................ 47

4.4 DISTANCIAS DE SEGURIDAD ENTRE EL CONDUCTOR Y PARTES

ATERRIZADAS U OTROS CONDUCTORES EN LA MISMA LINEA. ............... 47

4.4.1 Distancias de seguridad entre el conductor y partes

aterrizadas en la misma estructura. ...................... 47



3/112

4.4.2 Distancia de seguridad entre un conductor y otro,

considerando el riesgo de colisión. ...................... 48

4.5 DISTANCIAS DE SEGURIDAD ENTRE CONDUCTOR Y TIERRA, RUTAS

TRANSITABLES, OTRAS LINEAS Y CASAS. .............................................. 51

4.5.1 Altura del conductor sobre tierra, rutas transitable, líneas

adyacentes, etc. ......................................... 51

4.5.2 Distancia de seguridad horizontal entre el conductor y

caminos paralelos, ferrocarriles, casas y árboles cercanos.

......................................................... 53

4.5.3 Distancias de seguridad de los conductores a torres en otras

líneas o alumbrado público. .............................. 54

4.6 LIMITACIONES PARA EL VANO REGULADOR .............................................. 54

4.6.1 Tramos entre estructuras de suspensión ................... 54

4.6.2 Comentarios sobre el vano regulador ...................... 55

4.7 UNIONES EN EL CONDUCTOR ........................................................................ 55

4.7.1 Requerimientos mecánicos ................................. 55

4.7.2 Requerimientos eléctricos ................................ 56

4.8 PROTECCION CONTRA LA OSCILACIÓN DEL CONDUCTOR ......................... 56

4.8.1 Vibración eólica ......................................... 56

4.8.2 Oscilación del subconductor .............................. 56

4.8.3 Galopeo .................................................. 56

4.8.4 Amortiguadores ........................................... 56

4.8.5 Grapas de suspensión. .................................... 57

4.8.6 Espaciadores ............................................. 57

4.9 PROTECCION CONTRA LA RUPTURA DEL CONDUCTOR DURANTE EL

TENSADO.......................................................................................................... 59

5 AISLADORES ...................................................................................................... 60

5.1 ESTÁNDARES Y RECOMENDACIONES INTERNACIONALES ........................... 60

5.2 CADENAS DE AISLADORES ESTANDARIZADAS ............................................ 61

5.3 NIVEL DE RADIO INTERFERENCIA. ........................................................... 61

5.4 REQUISITOS MECÁNICOS .............................................................................. 64

5.4.1 Carga de ruptura ......................................... 64

5.4.2 Diseño mecánico .......................................... 64

6 HERRAJES .......................................................................................................... 65

6.1 PRINCIPIOS DE DISEÑO GENERALES ......................................................... 65

6.2 DISEÑO TÉRMICO ........................................................................................... 65



4/112

6.3 DISEÑO MECÁNICO ......................................................................................... 65

6.4 GRAPAS DE SUSPENSIÓN Y VARILLAS PREFORMADAS ............................. 65

6.5 PROTECCIÓN CONTRA ARCOS ........................................................................ 66

6.6 CONJUNTOS DE AISLADORES ESTANDARIZADOS ........................................ 66

6.6.1 Aislamiento .............................................. 66

6.6.2 Esquemas estándar ........................................ 66

7 REGLAS DE DISEÑO DE TORRES ............................................................... 70

7.1 RECOMENDACIONES DE DISEÑO GENERAL................................................... 70

7.2 COMBINACIONES DE CARGA .......................................................................... 70

7.2.1 Generalidades ............................................ 70

7.2.2 Soportes angulares tangentes y de marcha con juegos de

suspensión que incluyen juegos V. ........................ 70

7.2.3 Soporte de tensión o soporte angular con juegos de tensión.

......................................................... 71

7.2.4 Soporte Terminal ......................................... 72

7.3 REGLAS DE DISEÑO ...................................................................................... 73

7.3.1 Miembros y Retenidas ..................................... 73

7.3.2 Grosor del Material Mínimo Aceptable ..................... 73

7.3.3 Razones de delgadez máximas .............................. 73

7.3.4 Acero bajo la superficie del terreno ..................... 74

7.3.5 Uniones unidas por perno ................................. 74

7.3.6 Postes ................................................... 75

7.4 MATERIAL Y FABRICACIÓN .......................................................................... 76

7.4.1 Generalidades ............................................ 76

7.4.2 Material en miembros de acero ............................ 76

7.4.3 Fabricación de miembros de acero ......................... 76

7.4.4 Uniones Atornilladas ..................................... 77

7.4.5 El soldado ............................................... 78

7.4.6 Galvanización por inmersión en caliente .................. 78

7.4.7 Equipo de soporte ........................................ 79

7.5 POSTES ............................................................................................................ 80

7.5.1 Pruebas a los soportes ................................... 80

8 FUNDACIONES REGLAS DE DISEÑO .......................................................... 82

8.1 GENERALIDADES ............................................................................................. 82

8.2 TIPOS DE FUNDACIONES .............................................................................. 82



5/112

8.2.1 Generalidades ............................................ 82

8.2.2 Enrejado de acero ........................................ 82

8.2.3 Atenuador y Chimenea ..................................... 82

8.2.4 Fundación sobre pilotes .................................. 83

8.2.5 Ancla de roca ............................................ 83

8.2.6 Ancla de retenida ........................................ 83

8.2.7 Fundación de poste ....................................... 83

8.3 INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS ............................................................... 83

8.4 MATERIAL ....................................................................................................... 84

8.4.1 Concreto y reforzamiento ................................. 84

8.4.2 Acero en enrejado ........................................ 84

8.5 COMBINACIONES DE CARGA .......................................................................... 85

8.6 TENSIÓN MÁXIMA PERMISIBLE ................................................................... 85

8.6.1 Concreto y reforzamiento ................................. 85

8.6.2 Acero en el enrejado y en los tornillos de ancla. ........ 85

8.6.3 Suelo .................................................... 85

8.7 ESTABILIDAD DE LA FUNDACIÓN ............................................................... 85

8.7.1 Cargas de Levantamiento .................................. 85

8.7.2 Fundación de suelo ....................................... 86

8.7.3 Fundación de roca ........................................ 86

8.7.4 Momento de vuelco ........................................ 86

8.8 EXCAVACIÓN ................................................................................................... 86

9 ATERRIZAJE FUNCIONAL Y DE PROTECCIÓN ....................................... 88

9.1 GENERALIDADES ............................................................................................. 88

9.2 DIMENSIONES Y CONFIGURACIÓN GENERAL DE LOS CONDUCTORES A

TIERRA ............................................................................................................ 88

9.2.1 Dimensiones .............................................. 88

9.2.2 Conexión de los conductores de tierra a las torres ....... 89

9.2.3 Profundidad de los conductores a tierra enterrados ....... 89

9.2.4 Cruces ................................................... 90

10 SERVIDUMBRE ................................................................................................... 91

10.1 OBJETIVO ....................................................................................................... 91

10.2 ANCHO DE LA SERVIDUMBRE ........................................................................ 91

10.3 CORREDOR ....................................................................................................... 93



6/112

10.4 CAMPO ELECTRO – MAGNETICO ................................................................... 95

10.4.1 Campo eléctrico .......................................... 95

10.4.2 Campo magnético .......................................... 95

10.5 CALCULO DE LA SERVIDUMBRE PARA LINEAS PARALELAS ..................... 95

10.6 USO DE LA SERVIDUMBRE ............................................................................ 98

10.7 PROTECCIÓN AMBIENTAL .............................................................................. 99

10.7.1 FLORA Y FAUNA ............................................ 99

10.7.2 AGUA ..................................................... 99

10.7.3 DESECHOS ................................................ 100

10.8 LIMPIEZA DE LA SERVIDUMBRE ............................................................... 100

10.8.1 Regulaciones para la limpieza ........................... 100

10.8.2 Fuentes de agua ......................................... 100

10.8.3 Árboles peligrosos ...................................... 100

10.8.4 Restricciones de corta de árboles ....................... 100

10.8.5 Propiedades ............................................. 101

10.8.6 Descubrimientos arqueológicos ........................... 101

10.8.7 Cruce de ríos ........................................... 101

10.8.8 Huertos y jardines ...................................... 101

10.8.9 Plantaciones de azúcar .................................. 101

10.9 CAMINOS DE ACCESO .................................................................................. 101

10.9.1 Regulaciones ............................................ 101

10.9.2 Permiso de construcción ................................. 102

10.9.3 Reparación de daños ..................................... 102

10.9.4 Sitios de las torres .................................... 102

10.9.5 Pendiente de los paredones .............................. 102

10.10 EDIFICACIONES ........................................................................................... 102

10.10.1 Regulaciones ............................................ 102

10.10.2 Distancias de seguridad ................................. 103

10.11 DISTANCIAS A LAS CARRETERAS Y LINEAS FERREAS ......................... 103

11 TOPOGRAFÍA .................................................................................................... 106

11.1 GENERAL........................................................................................................ 106

11.2 RECONOCIMIENTO ......................................................................................... 106

11.3 LINEA VISTA PARA LA TOPOGRAFIA ....................................................... 106

11.4 SEÑALIZACIÓN ............................................................................................. 106



7/112

11.5 SISTEMA DE ELEVACIÓN ............................................................................ 106

11.6 MEDICIÓN LONGITUDINAL .......................................................................... 106

11.7 MEDICIÓN TRANSVERSAL ............................................................................ 107

11.8 CODIGO DEL TERRENO ................................................................................ 107

11.9 CRUCE DE OBSTÁCULOS .............................................................................. 107

11.10 MAPAS ............................................................................................................ 107

11.11 PLANOS DE PLANTA Y PERFIL ................................................................. 108

APENDICE A .................................................................................................................... 109

CALCULO DE FALLA DE BLINDAJE ........................................................................... 109



8/112

1 INTRODUCCIÓN

Este manual ha sido escrito para servir como guía general

del proceso de diseño y selección de materiales para líneas

aéreas de transmisión de energía, con voltajes entre 138 kV y

230 kV.

El manual ha sido desarrollado por el Instituto

Costarricense de Electricidad en cooperación con SwedPower,

Estocolmo, Suecia.



9/112

SIMBOLOGIA

Aa : área del conjunto de aisladores expuesta al viento (m²).

Acp : área de los contrapesos expuesta al viento (m²).

At : componente de la fuerza transversal producida por la

tensión (kg).

a : vano (m)

ar : vano regular (m)

C : parámetro de la catenaria (m)

Ca : coeficiente de arrastre (adimensional)

C1 : carga longitudinal (kg)

Ct : carga transversal (kg)

Dc : diámetro del conductor (m)

f : flecha (m)

fN : flecha nivel (m)

fc : factor de carga (adimensional)

Ft : fuerza transversal (kg)

Fv : fuerza vertical sobre la estructura (kg)

G : factor de respuesta de ráfaga (adimensional)

H : componente horizontal de la tensión (kg)

k : factor que afecta la magnitud de la carga dependiendo si

la estructura es de remate o suspensión.

ld : longitud total del conductor a la derecha del apoyo (m)

li : longitud total del conductor a la izquierda del apoyo (m)

lj : longitud total del conductor del puente (jumper) (m)

lpd : longitud de conductor desde el apoyo hasta el vértice de

la catenaria. A la derecha de la estructura (m).

lpi : longitud de conductor desde el apoyo hasta el vértice de

la catenaria. A la izquierda de la estructura (m).

n : número de subconductores (adimensional)

Pa : peso del conjunto de aisladores (kg)

Pc : peso unitario del conductor (kg/m)

Pv : presión de viento que actúa sobre el conductor (kg/m²).

TMD : temperatura media diaria (°C)

TP : tramo de peso (m)

TV : tramo de viento (m)

V : componente de la fuerza transversal producida por el

viento (kg).

v : velocidad del viento (km/h)

v10 : velocidad corregida a la altura real del objeto (km/h)

Z : altura sobre el terreno a la que actúa v10

Ó : ángulo de desvío de la línea (grados)

β : coeficiente exponencial para corrección de velocidad de

viento por elevación (adimensional).

Û : ángulo de incidencia del viento con respecto a la

dirección de la línea (grados).



10/112

2 AISLAMIENTO

2.1 GENERALIDADES

2.1.1 Antecedentes

El nivel de aislamiento debe elegirse de tal forma que se obtenga

un balance económico apropiado entre la seguridad operacional de

las líneas y sus costos.

La seguridad operacional para la línea es sumamente dependiente de

su capacidad para soportar sobrevoltaje pero por razones de

economía el nivel de aislamiento no puede elegirse para que

soporte todo sobrevoltaje.

El nivel de aislamiento normalizado debe proveer una seguridad

apropiada aún cuando su valor se vea disminuido por contaminación

de los aisladores, por flameo de los aisladores de una cadena o

por cualquier otra causa.

La separación en aire entre conductores de fase y partes de torres

debe elegirse de forma tal que provea una buena seguridad

operacional bajo combinaciones normales de sobrevoltaje, fuerza

del viento y temperatura. Suponer que los sobrevoltaje máximos

ocurren al mismo tiempo que los conductores de fase asumen la

posición más desfavorable, (fuerza de viento máxima), a las

condiciones más desfavorables, resulta en un diseño antieconómico.

2.1.2 Glosario

Voltaje Nominal de un Sistema Trifásico (Nominal Voltage):

el voltaje r.m.s. fase-a-fase por medio del cual el sistema es

diseñado y con el cual se relacionan ciertas características

operativas del sistema.

Voltaje Máximo de Operación de un Sistema Trifásico (Highest

Voltage):

el voltaje r.m.s. fase-a-fase más alto que pueda llegar a ocurrir

bajo condiciones operativas normales en cualquier momento y

cualquier punto del sistema. Excluye voltajes transitorios (tales

como los debidos a maniobras) y variaciones de voltaje temporales

debidas a condiciones anormales (tales como aquellas debidas a

condiciones de falla o a la desconexión repentina de grandes

cargas).

Nivel de Aislamiento (Insulation Level):

capacidad de soporte de sobrevoltaje producidos por maniobra e

impulso y voltajes a frecuencia industrial que no causan

disrupción en la línea.

Nivel Ceráunico (Keraunic Level):

número promedio de días de tormenta por año.



11/112

Voltaje Nominal de Soporte (Rated Withstand Voltage):

el valor de voltaje especificado que caracteriza el aislamiento de

la línea en una prueba no disruptiva.

Voltaje nominal no disruptivo de corta duración a frecuencia

industrial (Rated Short Duration Power Frequency Withstand

Voltage):

valor r.m.s. de voltaje sinosoidal a frecuencia industrial que la

línea debe soportar bajo pruebas hechas en condiciones

especificadas y durante un tiempo especificado generalmente menor

a 1 minuto.

Voltaje Nominal no disruptivo de corta duración a frecuencia

industrial (Rated Short Duration Power Frequency Withstand

Voltage):

valor pico de un voltaje de prueba al impulso ante el cual el

aislamiento presenta, bajo condiciones especificadas, una

probabilidad de no fallar igual a una probabilidad específica de

referencia. Esta probabilidad de referencia se escoge a 90% de

acuerdo con la Publicación 71 del IEC.

Descarga Disruptiva (Disruptive Discharge):

fallo de aislamiento bajo tensión eléctrica, en que la descarga

salta completamente el aislamiento.

Arqueo (Flashover):

descarga disruptiva sobre la superficie de un dieléctrico en gas o

líquido.

Distancia de Arqueo (Flashover Distance):

distancia a la que se produce corto-circuito durante un flameo.

Distancia de Fuga (Leakage/Cree page Distance):

distancia más corta, o suma de distancias más cortas, a lo largo

del contorno exterior de las partes aislantes del aislador, medida

desde las partes de metal entre las que el voltaje operación total

para el aislador es aplicado normalmente. La distancia a través de

la sección donde se aplica el cemento en el en el aislador no se

considera como constitutiva de la distancia de conducción

superficial para el aislador. Sin embargo, la distancia a través

de la capa superficial semiconductora de los aisladores es

considerada como distancia de conducción superficial efectiva.

Conductor de una Línea:

porción de una línea eléctrica que tiene la función de transportar

la corriente.

Haz de Conductores (Bundle Conductors):

un número de conductores separados por espaciadores y conectados

en paralelo.



12/112

Conductor Duplex/Pareado (Double Conductor):

haz de dos conductores.

Subconductor:

uno de los conductores del haz.

Hilo Guarda (Shield Wire / Overhead Ground Wire - OHGW):

cable aterrizado colocado paralelo y encima de los conductores de

fase que reduce el número de rayos que golpean directamente a los

conductores de fase y que también reduce interferencia en líneas

de telecomunicación paralelas.

Electrodo de Tierra (Earth Electrode):

un conductor (o varilla) o grupo de conductores (o varillas) en

contacto íntimo con la tierra, con el propósito de ofrecer una

conexión a tierra.

Conductor de Tierra:

un conductor que pertenece a un electrodo de tierra o a una

conexión eléctrica entre una pata de torre y un electrodo de

tierra.

Contrapeso Eléctrico Continuo (Continuo Counterpoise):

electrodo de tierra que consiste de un conductor que conecta

continuamente torre tras torre.

Aterrizamiento Eficaz (Functional Earthling):

puesta a tierra para desviar corriente a frecuencia industrial de

modo tal que no surjan altos voltajes de toque y paso.

Cuernos de Arqueo (Arcing Horns):

dispositivo cuya función es la de evitar daño por arcos en

aisladores y conductores.

Factor de Fallas a Tierra (Earth - Fault Factor):

razón entre el voltaje r.m.s. de fase a tierra más alto a

frecuencia industrial en una fase durante una falla a tierra y el

voltaje r.m.s. de fase a tierra de frecuencia industrial que sería

obtenido sin la falla.

Transposición:

cambio de posición de los conductores de una línea llevado a cabo

para establecer simetría eléctrica adecuada de los conductores

entre unos y otros y con respecto a tierra.

Densidad de Rayo (Lighting Density):

cantidad de rayos que caen por km² en un año. Una densidad de rayo

de 1 km² se considera como valor básico.

Índice de fallas por Rayo:

cantidad de fallas por rayo por cada 100 km de línea por año.



13/112

2.2 NIVELES DE AISLAMIENTO, SEPARACIONES DE SEGURIDAD EN

AIRE Y DISTANCIAS DE CONDUCCIÓN SUPERFICAL

2.2.1 Niveles de Aislamiento

La Publicación 71 de IEC, “Coordinación de aislamiento” puede

utilizarse como lineamiento general para determinar niveles de

aislamiento.

Las demandas en la confiabilidad debidas a la operación y

sobrevoltajes para líneas de transmisión y subestación influyen el

diseño del nivel de aislamiento. La coordinación de aislamiento

entre líneas de transmisión y subestaciones debe ejecutarse de

modo tal que las líneas siempre tengan un nivel de aislamiento más

bajo que el de las subestaciones con la intención de que un

sobrevoltaje que se produzca en la línea provoque un

contorneamiento antes de que alcance la subestación. Así se

obtiene un margen de seguridad adicional para la protección del

equipo de subestación. Debido a las altas demandas en la

confiabilidad de la línea de transmisión, el nivel de soporte

puede en algunos casos ser mayor que en la subestación. En esos

casos, cerca a las subestaciones, las distancias de seguridad en

aire deben disminuirse hasta un nivel igual o menor que el

empleado en la subestación. Este es un modo práctico y económico

de disminuir fallas dentro de las subestaciones.

El nivel de aislamiento se basa en valores nominales de voltaje no

disruptivo a frecuencia industrial y nivel no disruptivo al

impulso (Lighting Impulse Withstand Level - LIWL).

Para sistemas con voltajes superiores a 300 kV, el nivel de

frecuencia industrial es sustituido con el nivel nominal no

disruptivo de impulso por maniobra (Switching Impulse Withstand

Level - SIWL).

Cuando se selecciona el nivel de aislamiento, se deben considerar

los sobrevoltajes generados por el sistema mismo, aquellos

generados desde el exterior por tormentas eléctricas y las

exigencias impuestas por la contaminación de aisladores.

En la tabla 2.1 se muestran los niveles de aislamiento mínimos de

acuerdo con EIC y valores de voltajes no disruptivos a tierra.



14/112

TABLA 2.1. Niveles de Aislamiento Mínimos de Acuerdo con EIC

y Valores V no Disruptivos a Tierra.

Voltaje

Nominal

Sistema

(kV)

Voltaje

Máximo

Sistema

(kV)

Altura Sobre el

Nivel del Mar

(m)

Voltaje no

disruptivo a

frecuen.

industrial

(kV)

Voltaje no

disruptivo al

impulso

(kV)

138 145

0 - 1000 275 650

1000 - 2000 300 715

2000 - 3500 360 845

230 245

0 - 1000 460 1 050

1000 - 2000 505 1 150

2000 - 3500 600 1 360

Las condiciones para las pruebas de voltaje deben estar de acuerdo

con la Publicación 60 del IEC, “Técnicas paras pruebas de alto

voltaje”.

En la tabla 2.2 se muestran los niveles de aislamiento

normalizados por el ICE y valores de voltajes no disruptivos a

tierra.

TABLA 2.2. Voltajes fase a tierra normalizados - ICE.

Voltaje

Nominal

Sistema

(kV)

Voltaje

Máximo

Sistema

(kV)

Altura

sobre el

nivel del

mar

(m)

Voltaje no

disruptivo

a frecuen.

industrial

(kV)

Número de

aisladores

de

suspensión

estándar

Voltaje no

disruptivo

al Impulso

–Neg/Pos-

kV

138 145

0 - 1000 275 10 930

1000 - 2000 300 12 1 105

2000 - 3500 360 14 1 265

230 245

0 - 1000 460 16 1 425

1000 - 2000 505 18 1 585

2000 - 3500 600 20 1 745

2.2.2 Separaciones en Aire para Torres

Los valores normalizados para las separaciones de seguridad

mínimas en aire entre conductor de fase y partes de torres están

dados en la tabla 2.4.

Los requisitos en cuanto a separaciones de seguridad en aire deben

cumplirse para las siguientes combinaciones de cargas de viento y

temperatura.



15/112

En la sección 3.5 del capítulo 3 se dan detalles adicionales

concernientes a la carga del viento. Las temperaturas se muestran

en la tabla 2.3.

Combinación de Carga A:

TMS: tensión media anual, calculada para temperatura media anual y

viento calmo (Every Day Stress - EDS).

Combinación de Carga B:

Oscilación máxima de la cadena de aisladores debida al efecto del

viento con la presión calculada mediante la ecuación 3.7:

donde:

PV : presión del viento en kg/m

kph : velocidad del viento en k/h

d : diámetro del conductor en m

y la tensión calculada a la temperatura media diaria.

TABLA 2.3. Temperaturas.

Región

Temperatura

anual media

(ºC)

Temperatura

diaria mínima

(ºC)

Temperatura

diaria máxima

(ºC)

Valle Central 20 15 30

Costa Pacífica 27 20 35

Costa Atlántica 25 20 30

Áreas Montañosas 10 5 20

TABLA 2.4. POSTES.

Voltaje

nominal

sistema

(kV)

Altura sobre el

nivel mar (m)

Distancia Mínima Fase a Tierra

Combinación cargas

A

(mm)

Combinación

cargas B

(mm)

138

0 - 1000 1700 1000

1000 - 2000 2000 1000

2000 - 3500 2300 1000

230

0 - 1000 2600 1600

1000 - 2000 2900 1600

2000 - 3500 3200 1600



16/112

2.2.3 Separaciones en el Vano

Las separaciones de los conductores en los vanos de la línea deben

calcularse considerando el riesgo de que los conductores choquen

entre sí. Los valores a utilizarse están dados en el capítulo 4.

2.2.4 Separaciones de Fuga para Aisladores de Fase

El aire contiene cantidades variables de impurezas que pueden

contaminar las superficies del aislador. Estas impurezas

combinadas con humedad, (condensación, niebla o llovizna),

producen saltos de corriente a través de la superficie de los

aisladores. Para reducir el riesgo de que se produzca este tipo de

falla se le da al aislamiento una ruta de conducción superficial

superficialmente larga. Este no es el único factor que hay que

considerar para prevenir el flameo por contaminación. La forma,

diámetro, tipo, etc del aislador también son factores importantes.

En la tabla 2.5 se muestra la distancia de fuga mínima para

diferentes grados de contaminación en aisladores colocados

verticalmente. Donde no hay riesgo de contaminación los aisladores

estándar proveen suficiente seguridad.

Los valores de distancia de fugas especificadas en la tabla 2.5 se

aplican principalmente a aisladores con diámetros relativamente

pequeños o normales y con rutas de conducción superficial de forma

relativamente simples. Para aisladores de mayor diámetro o con

trayectorias de conducción superficial más complicada, es

conveniente escoger aisladores de suspensión estándar que

conforman cadenas en “V”, los valores en la tabla 2.5 pueden

reducirse en 10-20% debido a un mejor efecto de auto-lavado. Esto

también es válido para aisladores estándar instalados

horizontalmente, donde el efecto limpiador de la lluvia es de gran

importancia. Debe tomarse en cuenta que los aisladores anti-niebla

no muestran un desempeño significativamente mejor con la

inclinación, por lo que la distancia de fuga de este tipo de

aisladores debe elegirse siempre de acuerdo con la tabla 2.5.

Cuando por razones del nivel de contaminación (fuerte o muy

fuerte), se requiere hacer un lavado manual o automático o engrase

de aisladores se puede utilizar una distancia de fuga menor a la

especificada en la tabla 2.5.

Cuando se requieren distancias de fuga sumamente largas, el nivel

de aislamiento al impulso puede llegar a ser mayor que el de la

subestación. En estos casos es necesario disminuir el valor del

aislamiento en la vecindad de la subestación, 600 - 1000 m, por

medio de cuernos de arqueo, anillos o electrodos.

Para una misma condición de contaminación, la distancia de fuga se

incrementa con la con la altitud. Sin embargo, las cifras dadas en

la tabla 2.5 son tan aproximadas que se hace innecesario hacer

este ajuste.



17/112

El aislamiento requerido para una determinada línea está dado por

el requerimiento de la línea para soportar sobrevoltajes de

impulso, producidos por rayos (tabla 2.2), coordinado con los

valores de separación especificados en la tabla 2.4, o por las

demandas debidas a la contaminación, tabla 2.5 debe escogerse el

valor que sea mayor.

TABLA 2.5. Distancias de Fuga en mm/kV de voltajes fase-fase

más altos del sistema para diferentes niveles de

contaminación.

Clase Tipo de Contaminación

Distanc

ia de

fuga

mm/kV

DESD

mg-cm²

Número de

aisladores

estándar

138 kV 230 kV

A

Atmósfera limpia(sin

contaminación industrial

ZONAS MONTAÑOSAS, REGIONES

ATLÁNTICO Y SUR).

14 < 0,03 7 12

B

Contaminación ligera (suburbios

de regiones industriales,

ferrocarriles no eléctricos, con

lluvias limpiadoras frecuentes).

16 0,04 8 13

C

Contaminación moderada

conteniendo sales solubles hasta

5% (hornos, polvo de plantas

metalúrgicas, polvo de minas y

caminos, polvo de fertilizantes

en cantidades pequeñas, zonas

volcánicas, zonas de estación

seca prolongada). REGION OESTE

VALLE CENTRAL, ZONAS INDUSTRIALES

DE SAN JOSE, ZONA DE GUANACASTE.

18 0,06 9 15

D

Contaminación severa conteniendo

hasta un 15% o más de sales

solubles (polvo de aluminio y

trabajos químicos, plantas de

cemento, fuerte fertilización

agrícola, ceniza con alto

contenido de azufre y sal.

FABRICAS DE CEMENTO Y

FERTILIZANTES.

23 0,12 12 19

E

Precipitación de sal - regiones

costeras, marismas. ZONAS

COSTERAS.

29 0,30 14 24

2.2.5 Aisladores entre Fases

Para aisladores entre fases los voltajes de soporte al impulso

dados en la tabla 2.2 deben aumentarse al menos en un 115%, el

voltaje de disrupción a frecuencia industrial en al menos 175% y

la distancia de fuga, elegida de acuerdo con la sección 2.2.4, en

al menos 175%.



18/112

2.3 SOBREVOLTAJES Y DISRUPTIVIDAD DEL AISLAMIENTO

2.3.1 Sobrevoltaje

El sobrevoltaje en una instalación eléctrica es generado en parte

por el sistema eléctrico mismo y en parte por perturbaciones de

origen atmosférico.

Los sobrevoltaje más importantes generados dentro del sistema son

aquellos productos de operaciones de accionado de interruptores.

Estos sobrevoltaje pueden ser especialmente grandes cuando el

voltaje antes de la desconexión es más alto de lo normal.

Los sobrevoltaje generados por el sistema mismo, la amplitud (a

tierra) no excede, por regla general, 2,5 veces la amplitud del

voltaje de fase del sistema.

Los sobrevoltaje producidos por perturbaciones atmosféricas son

producidos por rayos que caen en las cercanías de la línea o que

golpea directamente los conductores o las estructuras de soporte.

Los sobrevoltaje inducidos por rayos que caen en sitios cercanos a

una línea por lo general no exceden los 300 kV. En la vecindad de

una estación terminal, sin embargo, este sobrevoltaje puede ser

duplicado por reflección. La velocidad de crecimiento de los

sobrevoltaje inducidos no excede, por regla general, 50 kV/μs.

Los sobrevoltajes debidos a la caída directa de rayos son más

peligrosos que los sobrevoltaje inducidos, pero también son más

raros. Con un blindaje adecuado, la mayoría de los rayos caen en

los hilos guarda y las corrientes producidas por estos son

desviadas directamente a tierra. Sin embargo, si la corriente es

alta y/o la resistencia de la base de la torre es alta, puede

producirse un retrodescarga (backflashover) hacia los conductores.

Estas retrodescargas producen ondas de sobrevoltaje con frentes

muy cortos, 0.1 μs. El blindaje de una línea nunca es perfecto y

siempre existe la posibilidad de que los rayos golpeen

directamente al conductor. En esos casos la amplitud de voltaje

puede alcanzar miles de kV con un tiempo de frente menor a 1 μs.

El sobrevoltaje producirá retrodescargas en las primeras torres

cortándose de esta manera la onda.

El voltaje de impulso estándar (1,2/50 μs., ver IEC Publicación

60) para pruebas de voltaje de impulso, es relativamente

representativo de la onda promedio de sobrevoltaje sin

truncamiento de una descarga directa.

En la definición del aislamiento de una línea se pide que, como

mínimo, el aislamiento soporte los sobrevoltaje generados por el

sistema mismo. Las demandas de confiabilidad de la línea implican

que ésta también debe soportar, hasta cierto grado, los

sobrevoltaje atmosféricos.



19/112

2.3.2 Soporte de aislamiento para aisladores de línea

Los aisladores deben diseñarse de acuerdo con los criterios

concernientes a la disruptividad de aislamiento expuestos en el

capítulo 5.

2.4 APLICACIÓN A DIFERENTES TIPOS DE LÍNEAS

2.4.1 Torres de celosía de acero y postes de concreto

Para torres de acero y postes de concreto el aislamiento de línea

consiste exclusivamente del aislamiento del aislador de fase. El

aislamiento a tierra, por lo tanto, determina el nivel de

aislamiento para el diseño.

Las distancias entre electrodos de cadenas de aisladores

protegidas con cuernos de arqueo, deben cumplir con las

establecidas en la tabla 2.4.

2.4.2 Postes de madera

Para postes de madera el aislamiento de línea consiste del

asilamiento del aislador de fase y el aislamiento de la madera. La

contribución del aislamiento de madera depende del diseño del

poste y el sistema de puesta a tierra. Normalmente los valores de

la tabla 2.4 serán utilizados.

2.4.3 Líneas Paralelas

Si los costos por perturbaciones en caso de fallas simultáneas en

las líneas son muy altos, cada línea deberá ser erigida en torres

separadas y ser provista con cables de protección. La puesta a

tierra de las torres será separada para diferentes líneas, con lo

normalmente se dé una impedancia mutua suficientemente baja.

Si tramos largos de la línea pasan por montañas o tierra de alta

resistividad, la distancia entre las puestas a tierra de las

torres para las líneas deberá ser mayor a aproximadamente 50 m.

Esto puede lograrse alternando las torres a lo largo de la ruta

para las diferentes líneas si es aceptable desde el punto de vista

ambiental.

No es apropiado el interconectar el sistema de puesta a tierra

para diferentes líneas sin un estudio detallado de cada caso

individual. La interconexión reduce, indudablemente, la frecuencia

total de falla por rayo, pero aumenta el riesgo de falla

simultánea de línea. Los factores importantes en esta conexión son

altura y tipo de torre, resistividad de la tierra, diseño del

sistema de alambre de protección, etc.

2.4.4 Torres con dos o más líneas.

Cuando dos o más líneas están suspendidas de torres comunes,

existe un gran riesgo de que ocurran contorneamientos

simultáneamente en más de una línea en caso de que un rayo incida



20/112

en una de ellas. Si las líneas pertenecen a la misma red, es

necesario desbalancear los aislamientos de modo que los circuitos

menos importantes operen como fusibles. Además es importante

reducir a un máximo la probabilidad de falla mediante la

utilización adecuada de cables guarda (ver sección 2.5 y 2.7) y

por medio de la puesta a tierra de las torres tan efectiva

(resistencia baja) como sea posible (ver sección 2.7).

2.5 HILOS DE GUARDA

La función de cables guarda continuos es aumentar la seguridad

operacional de la línea aérea contra sobrevoltajes atmosféricos, y

reducir la interferencia producida por la línea en líneas de

telecomunicación vecinas. La protección reduce el riesgo de caída

directa de rayos a conductores de fase y posibilita conectar

electrodos de tierra en paralelo, mejorando así la puesta a tierra

para la línea.

En la sección 2.7 se revisa el método para diseñar los de hilos de

guarda.

2.6 TRANSPOSICIÓN

La transposición es recomendada para longitudes de línea mayores a

100 km.

2.7 DISEÑO DETALLADO

2.7.1 Diseño de cables de protección

Una función de los cables de protección es proteger los

conductores de fase de los rayos. La ubicación de los cables de

protección con respecto a los conductores de fase es determinada

por el ángulo de blindaje. Este se define como el ángulo agudo

entre la vertical y la línea interconectora entre el cable guarda

y el conductor de fase. Si en la sección transversal de la línea,

los conductores están localizados en un plano horizontal, el

ángulo de blindaje para los conductores exteriores determina la

seguridad de la línea contra el impacto directo de rayos.

El ángulo de protección y el número de hilos de guarda, uno o dos,

es determinado mediante el cálculo mostrado en el Apéndice A.

Dependiendo del nivel ceráunico y el diseño específico de la línea

estudiada, el ángulo de protección es de -10° y +30° dependiendo

de cuando fue construida la línea y si ésta consta de 1 o 2 hilos

de guarda. En los nuevos diseños, a partir de 1994, se utiliza -

10° en las líneas de doble circuito y 0° en las líneas de un

circuito. Dependiendo del nivel de corto circuito, el cable guarda

para líneas con un solo hilo de guarda será mínimo ___.0 mm

alumoweld número 7#6 Awg. Para líneas con 2 hilos de guarda, el

cable será mínimo cable de acero de alto grado de alta

resistencia, clase B de 9.52 mm de diámetro.



21/112

El diseño térmico de los cables guarda está dado en Apéndice B.

2.7.2 Diseño de puesta a tierra de torres:

La puesta a tierra de torres puede ser lograda por medio de

electrodos de tierra o por medio de contrapesos eléctricos

continuos.

Donde la tierra cercana a la torre tiene una buena conductividad,

se puede utilizar un sistema de aterrizamiento compuesto por

varillas de puesta a tierra y sus conductores de tierra. Cuando el

suelo tiene una baja conductividad se pueden hacer pequeñas mallas

de tierra formadas por la unión de los sistemas de aterrizamientos

individuales mencionados anteriormente y uniéndolos mediante un

cable. Cuando la conductividad es pobre, se puede buscar un

terreno con mejores condiciones en los alrededores de la

estructura y de ser posible, hacer una pequeña malla de tierra en

ese sitio para conectarla con la torre. Otra solución es utilizar

un solo cable continuo que interconecte la estructura con otras

que se localicen en sitios donde el terreno tenga valores de

resistividad más bajos. Este sistema frecuentemente provee de

condiciones de puesta a tierra mejores que los sistemas de tierra

que se puedan obtener separadamente en cada torre.

El sistema que se vaya a utilizar dependerá del criterio

seleccionado por el diseñador con base en los estudios básicos

preliminares y los valores de resistencia que se vayan obteniendo

para cada torre durante la construcción.

Para diseño detallado ver el Capítulo 8.

2.7.3 Diseño de protección contra arcos:

La protección contra arcos para aisladores y conductores incluye

anillos de arqueo y varillas preformadas en el conductor. Las

reglas para el diseño y aplicación de la protección contra arcos

están dadas en el Capítulo 5.

Los anillos de arqueo generalmente reducen los niveles de

aislamiento de la cadena de aisladores si a la hora de utilizarlos

no se agregan aisladores extra para cumplir los requisitos en la

tabla 2.4. En lo que respecta al costo de la línea, protección

contra los arcos debería ser diseñada de tal manera que el

aislamiento no se reduzca más de lo necesario.

Cuando se instalan anillos de arqueo en el extremo del conductor

de la cadena de aisladores, la distribución de voltaje sobre las

cadenas será mejorada. Es sumamente importante tomar en cuenta los

mayores voltajes que se pueden producir en el sistema a la hora de

diseñar la protección contra arqueo.

En líneas con altas corrientes de cortocircuito o de falla, los

anillos de arqueo deben diseñarse de tal manera que el arco, bajo

la acción de las fuerzas electromagnéticas, sea conducido hacia



22/112

fuera con respecto a la cadena de aisladores y los conductores de

fase.

2.8 LINEAMIENTOS GENERALES PARA EL CÁLCULO DE FRECUENCIA

DE FALLAS POR RAYO.

2.8.1 Generalidades

La mayoría de las fallas que producen contorneamientos a través

del aislamiento son provocadas por rayos. Algunas otras pueden ser

provocadas por árboles que crecen demasiado alto o caen en la

línea. Los sobrevoltajes por varían grandemente en magnitud,

siendo los más bajos mucho más comunes. El número de

contorneamientos producidos por rayos es, de este modo,

dependiendo del nivel de aislamiento de la línea y, en particular,

de su capacidad para soportar voltajes de impulso. La resistencia

de puesta a tierra de las torres tiene también un efecto en la

frecuencia de fallas por rayo.

Se puede decir que cualquier zona por la que atraviesa una línea

de transmisión tiene un cierto nivel ceráunico. El nivel ceráunico

representa el número promedio de días de tormenta por año dentro

de un área definida. Dado que el nivel ceráunico varía de un área

a otra, el nivel requerido para un determinado diseño puede ser

obtenido de mapas isoceráunicos.

El nivel ceráunico es la estadística básica que tiene que ser

conocida para una región geográfica dada para poder calcular la

incidencia de rayos a tierra y sobre cualquier línea de

transmisión en esa región.

La densidad de rayos es la cantidad de descargas a tierra por Km²

por año que es calculada a partir del nivel ceráunico de la

región. (Una densidad de rayo de una descarga por Km² por año es

considerada normal).

La frecuencia de falla por rayo es la cantidad de descargas a la

línea que causa contorneamientos y está expresada como el número

de fallas por rayo por cada 100 km de línea por año.

Para convertir la frecuencia de falla por rayo de un área a otra,

se puede suponer que la frecuencia de falla por rayo es

directamente proporcional a la densidad de rayos.

Cuando se calcule la cantidad de fallas permanentes por rayo para

líneas aéreas provistas con equipo de reconexión automática, puede

suponerse que la reconexión de la línea es infructuosa en 20% del

número total de intentos.

2.8.2 Cálculo de frecuencia de falla por rayo:

En general, cuando un rayo incide directamente sobre un conductor,

se puede decir que, independientemente del nivel de aislamiento de

la línea, es imposible evitar el contorneamiento. El diseño de



23/112

línea de transmisión debe adoptar medios para evitar caída directa

de rayos sobre los conductores.

El diseño de protección contra rayos se detalla a continuación:

Protección contra impacto directo de rayos.

Revisión de las separaciones entre los miembros de la torre y

el conductor y las separaciones entre el hilo de guarda y el

conductor.

Reducción de resistencia de puesta a tierra.

Estimar de la tasa de salidas.

Generalmente diseño de blindaje significa seleccionar el ángulo de

blindaje adecuado entre el hilo guarda y el conductor considerando

la confiabilidad requerida de la línea. En el Apéndice A se

muestra un método para calcular la probabilidad de falla del

blindaje y la frecuencia de falla en líneas de transmisión.

Para el cálculo del número esperado de salidas de línea, el ICE

cuenta con el programa FLASH mediante el cual se pueden hacer

análisis de sensibilidad para observar como varía la confiabilidad

de la línea cuando se modifican los diferentes parámetros que

afectan su diseño.

2.8.3 Experiencia operacional:

Para líneas equipadas con hilo guarda la frecuencia de falla por

rayo es altamente dependiente de la resistencia al impulso de

puesta a tierra de las torres. Como información aproximada en la

figura 2.1 se muestran frecuencias de fallas por rayo para

diferentes niveles de aislamiento y resistencias de puesta a

tierra. La figura muestra la diferencia entre líneas de

transmisión con y sin hilo de guarda así como el impacto de

resistencias de puesta a tierra de torre bajas y altas.



24/112

Figura 2.1 Frecuencia de falla por rayo.

Nota: Los valores son válidos por una densidad

rayo de un golpe por km² por año.

2.9 CAMPOS MAGNÉTICOS Y ELÉCTRICOS

2.9.1 Campo eléctrico

El voltaje de las líneas eléctricas crean un campo eléctrico

alrededor de sus conductores. Este campo puede producir diferentes

tipos de fenómenos tal como la carga de objetos de metal aislados,

por ejemplo, vehículos, techos de zinc, sistemas de irrigación,

cercas, etc.

Estas descargas eléctricas también se pueden sentir al caminar en

hierba o tocar objetos conectados a tierra. En áreas urbanizadas,

se recomienda un campo eléctrico máximo de menos de 2,4 kV/m,

medido a 1,4 m del suelo, en el borde de la servidumbre y menor a

8,0 kV/m medido a 1,4 m del suelo, en cualquier punto dentro de la

servidumbre.

0 500 1000 1500

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

1

2a

2b

2c

2d

kV

1. Sin hilo guarda

2a. Con hilo guarda

individual resistencia

de torre 80

2b. Con hilo guarda


de torre 40

2c. Con hilo guarda


de torre 20

2d. Con hilo guarda


de torre 10

Frecuencia de falla

por rayo

Fallas por rayo por

100 km al año

Voltaje de impulso



25/112

Por más de dos décadas se han realizado investigaciones para

determinar si gente, ganado y otros animales son afectados por

campos eléctricos de líneas de alto voltaje. El consenso general

es que, aunque hay un número de efectos bien establecidos de

campos eléctricos en células y animales de laboratorio, no hay

razón para creer que estos efectos son dañinos.

2.9.2 Campo magnético

El flujo de corriente en los conductores produce un campo

magnético alrededor de ellos. Campos magnéticos de frecuencia

industrial también pueden ser encontrados en muchos otros entornos

en una sociedad moderna. Estos campos penetran tejidos biológicos

más que los campos eléctricos. Una gran cantidad de estudios

epidemiológicos involucrando campos magnéticos se han realizado

durante los diez últimos años. Tomados conjuntamente, estos

estudios se contradicen entre sí, y no ha sido posible al día de

hoy reproducir ningún resultado cuando los estudios se repiten en

otros centros de investigación. La única conclusión a la que se ha

podido llegar con certeza es que, de ser cierto que los campos

magnéticos de baja frecuencia representan un peligro para la

salud, este debe ser tan pequeño que no se ha logrado medir.

Sin embargo, hasta tanto los investigadores no lleguen a ponerse

de acuerdo sobre el tema, es conveniente hacer esfuerzos por

reducir la exposición a campos magnéticos a gente que viva cerca

de las líneas siempre y cuando esto pueda lograrse sin incrementar

el costo de la obra. Esto puede ser logrado optimizando la ruta de

la línea de tal manera que se evite en la medida de lo posible

zonas urbanas, escuelas, hospitales, etc.; diseñando adecuadamente

el ancho de la servidumbre de paso; limitando las construcciones

dentro de ella; utilizando torres de campo bajo con un diseño

triangular; haciendo uso de diseños de líneas compactos donde se

pueden agregar circuitos de distribución sobre las mismas

estructuras; utilizando diseños de “fase – dividida” de los

conductores; etc.



26/112

3 CARGAS Y DEFINICIONES MECANICAS

3.1 DEFINICIONES

Longitud de vano “a”

El vano o la longitud del vano, denotado por “a”, es la distancia

horizontal entre dos torres adyacentes.

Vano regulador, “ar“:

es el vano que refleja el comportamiento de una serie de vanos “a”

entre dos torres de tensión.

El vano regulador es calculado como:

(3.1)

Fuerza transversal “Ft“

La fuerza transversal, “Ft“, está compuesta por la fuerza “V”

producida por el viento al soplar contra el conductor (ver figura

3.1) y por la fuerza “A” producida por la tensión del conductor

cuando existen cambios en la dirección de la línea (ver figura

3.2).

La componente debida al viento se calcula de acuerdo a la

siguiente ecuación:

(3.2)

donde:

V : componente de la fuerza horizontal debida al viento

sobre la estructura (kg).

Pv : presión de viento que actúa sobre el conductor. Ver

cláusula 3.3 (kg/m²).

Dc : diámetro del conductor (m).

TV : tramo de viento (m).

La componente debida al cambio de dirección de la línea se

calcula:

(3.4)

donde:

At : componente de la fuerza transversal debida al cambio de

dirección de la línea (kg).

H : componente horizontal de la tensión (kg).

: ángulo de desvío de la línea (grados).



27/112

Fuerza vertical “Fv”

Es la longitud de conductor que produce una fuerza vertical debida

al peso propio del cable (ver figura 3.3). Esta longitud se

calcula a partir de la distancia horizontal entre los dos vértices

de la catenaria, formada por el conductor, en los vanos adyacentes

a la torre. (El vértice es el punto de la catenaria donde la

pendiente cambia de dirección).

Para calcular esta fuerza se utiliza la siguiente ecuación:

(3.5)

donde:

Fv : fuerza vertical sobre la estructura (kg)

Pc : peso unitario del cable (kg/m)

TP : tramo de peso (m).

(3.6)

donde:

lpi : longitud de conductor desde el apoyo hasta el vértice de

la catenaria. Del lado izquierdo de la estructura (m)

lpd : longitud de conductor desde el apoyo hasta el vértice de

la catenaria. Del lado derecho de la estructura (m).

Así, si los puntos de sujeción del conductor en la torre, en tres

estructuras sucesivas, están al mismo nivel, el vano de viento

para la torre intermedia es igual al vano de peso. Además, el vano

de peso no varía con los cambios en la carga sobre el conductor,

i.e., viento o temperatura.

Para torres situadas en diferentes elevaciones se deben calcular

los cambios en vano de peso debidos a cambios en las cargas sobre

el conductor.

Figura 3.1 Figura 3.2

a2 a1

3

avx

2

ah

-h2

-h1

avy

1

1

2 3

avy

avx

-h1

+h2



28/112

Carga

Es la fuerza a que están sometidas los conductores, las

estructuras y herrajes multiplicada por coeficientes con el objeto

de adaptarla a las condiciones de diseño.

Tensión Media Diaria (TMD)

La TMD es la componente horizontal de la tensión del conductor a

la temperatura media anual, del conductor, cuando no hay viento y

después de la fluencia (tensión final).

Soporte de suspensión tangente

Soporte localizado en una porción de línea esencialmente recta.

Soporte de suspensión en ángulo

Soporte utilizado en ángulos pequeños o medios de desviación de la

ruta, estando los conductores sujetos por conjuntos de aisladores

del tipo de suspensión. El ángulo máximo de desviación de la ruta

recomendado para este tipo de estructuras es de 5 grados.

Soporte de ángulo

Soporte localizado en un punto donde la ruta de la línea, en plano

horizontal, cambia sustancialmente en dirección. Los conductores

se sujetan a la estructura por medio de conjuntos de aisladores

del tipo de remate.

Soporte de remate intermedio

Soporte de ángulo o tangencial con conjuntos de tensión que

limitan secciones de una línea, o donde el tipo de conductor o la

tensión de diseño cambia.

Soporte de remate final

Soporte diseñado para terminar la tensión de la línea. Se coloca

en los extremos de la misma.

3.2 SUPOSICIONES DE CARGA

Cuando se diseña una línea se deben tomar en cuenta las cargas

debidas a conductores reventados, la carga vertical y la carga

horizontal de los conductores, a diferentes temperaturas.

También deben tomarse en cuenta las cargas temporales producidas

durante la construcción y mantenimiento.

3.3 PRESION DEL VIENTO

3.3.1 Fórmula de presión del viento

Para cualquier estructura o conductor la presión del viento está

dada por:

REVISAR PARA TORRES



29/112

(3.7)

donde:

Pv : presión del viento (kg/m²)

v : velocidad de viento de referencia de acuerdo con la

cláusula 3.3.2 (km/h)

G : factor de respuesta de ráfaga, ver cláusula 3.3.3.

Ca : Coeficiente de arrastre de acuerdo con cláusulas 3.3.4 y

3.3.7.

Para convertir la presión del viento en fuerza se debe multiplicar

la presión por el área “A” de superficie proyectada normal a la

dirección del viento (m²). Para torres de celosías “A” es

solamente el área de una de las caras. Para el caso de conductores

y elementos cilíndricos el área se calcula multiplicando el

diámetro por la longitud del elemento.

3.3.2 Velocidad del viento de referencia

La velocidad de viento de referencia “v” es 80 km/h (22,5 m/s)

excepto:

- Parte norte – occidental (Guanacaste) v = 90 km/h (25,0 m/s)

- Lado oeste del Valle Central v = 100 km/h (28,0 m/s)

- Áreas montañosas del norte (Guanacaste

al oeste de la longitud 84 30’ v = 120 km/h (33,5 m/s)

Las ráfagas de viento tienen un frente tal que pueden afectar una

torre completa, pero solamente partes de un vano. Este efecto es

considerado en los coeficientes de arrastre.

Si se pueden esperar velocidades extremas de viento debidas a la

influencia local del terreno, se deben llevar a cabo

investigaciones especiales para determinar la velocidad de viento

real. Tales influencias del terreno pueden ser: encauzamiento del

viento, montañas y colinas, valles y regiones costeñas.

Las velocidades de ráfaga de viento aumentan con la altura sobre

el terreno. Los valores dados anteriormente son válidos para

torres y accesorios a alturas de hasta 25 m sobre el nivel del

terreno. Para niveles más altos la velocidad de viento debe

calcularse de acuerdo con la siguiente ecuación:

(3.8)

donde:

Z : altura sobre el terreno (m).

v10 : velocidad corregida (km/h).

β : coeficiente exponencial, β = 4,5.



30/112

3.3.3 Coeficiente de respuesta a ráfaga

El coeficiente de respuesta a ráfaga “G”, es:

- Para conductores o superficies cilíndricas, G = 1,0.

- Para conductores en el cálculo de movimiento de cadenas de

aisladores de suspensión o balanceo de conductores, G = 0,52.

- Cualquier otro caso, G = 1,6.

3.3.4 Coeficiente de arrastre para estructuras tipo H.

El coeficiente de arrastre “Ca” para una estructura tipo H es:

- Para miembros de lado plano Ca = 1,8

- Para miembros de sección circular Ca = 1,1

3.3.5 Coeficiente arrastre para torres de celosías.

El coeficiente de arrastre Ca para torres de celosía depende de la

forma de los miembros, la sección transversal de la torre y la

dirección de viento, (ver tabla 3.1).

Tabla 3.1 Coeficiente de arrastre “Ca” para torres de celosía.

Sección de torre Miembros Dirección del viento Ca

Rectangular Lado plano Perpendicular 3,2

Rectangular Lado plano Contra una esquina 3,8

Rectangular Circular Perpendicular 1,9

Rectangular Circular Contra una esquina 2,3

Triangular Lado plano Cualquiera 2,8

Triangular Circular Cualquiera 1,7

3.3.6 Coeficiente de arrastre para postes, aisladores y

accesorios

Los coeficientes de arrastre “Ca” para postes de concreto y madera,

cadenas de aisladores y miembros individuales se dan en la tabla

3.2.

Para conjuntos de aisladores sencillos el área de exposición al

viento se calcula con el diámetro externo de los aisladores. Para

conjuntos de aisladores dobles o de más cadenas paralelas, la

carga del viento se calcula tomando el efecto total del viento en

cada cadena.

Tabla 3.2 Coeficiente de arrastre “Ca”.



31/112

Miembro Ca

Poste redondo 1,0

Poste poligonal 1,3

Poste cuadrado 1,8

Cadena de aisladores 1,2

Caras planas 2,0

Caras circulares:

Superficie lisa con diámetro < 270 mm 1,2

Superficie lisa con diámetro ≥ 270 mm 0,6

Superficie rugosa 1,4

3.3.7 Coeficiente de arrastre para conductores

Para los conductores el coeficiente de arrastre Ca = 1,0, que

incluye el factor de respuesta de ráfaga y reducción para vano de

viento largo. Cuando el ángulo de incidencia “Ω” del viento con la

dirección de la línea, es menor de 90°, la carga del viento normal

al conductor se calcula multiplicando la ecuación 3.7 por sen (Ω).

En la figura 3.3 puede observarse que la resultante no está en la

bisectriz del ángulo de línea.

Para dos o más conductores paralelos, la carga del viento se

calcula tomando en cuenta el efecto total del viento actuando

sobre cada conductor.

Figura 3.3

Dirección del Viento

1 2

Vano 1

Vano 2

F2

F1

Resultante de

fuerzas normales a

los vanos 1 y 2



32/112

3.4 TEMPERATURA EN CONDUCTORES

La TMD, temperaturas mínimas y máximas en conductores se dan en la

tabla 3.3.

La temperatura de conductor máxima, +80 °C, sin viento, incluye el

calor del aire, la radiación solar y la corriente eléctrica. Las

líneas deben diseñarse para operar a una temperatura de +100°C

bajo condiciones de emergencia, esto es una situación que puede

presentarse durante 10 h/año. En estos casos se permite que las

distancias de seguridad especificadas en el Capítulo 4, cláusula

4.5 se disminuyan en 2 m en lo que se refiere a separaciones

verticales a terrenos agrícolas. En el resto de los casos se deben

guardar las distancias ahí indicadas.

La temperatura del conductor durante un cortocircuito depende del

área y material del conductor y del tiempo y magnitud de la

corriente de cortocircuito, que a su vez depende de la ubicación

de la falla. Por “tiempo de falla” se designa al tiempo de falla

máximo efectivo, 0,5 s, que depende del diseño de la protección de

relé. Las temperaturas permitidas son dadas en el Capítulo 4,

cláusula 4.12.

Tabla 3.3 Temperatura en conductores (°C)

Región TMD Mínima Máxima Máxima

Normal

Emergencia

(10 h/año) con viento

Valle Central 20 15 30 80 100

Costa Pacífica 27 20 35 80 100

Costa Atlántica 25 20 30 80 100

Áreas montañosas 10 5 20 80 100

3.5 CARGAS PRODUCIDAS DURANTE CONSTRUCCIÓN Y

MANTENIMIENTO

Los miembros de una torre deben ser capaces de soportar el peso de

un lindero, correspondiente a una carga puntual de 200 kg,

incluyendo el factor de carga, en el punto más desfavorable.

Durante las operaciones de tensado y reparación de conductores los

soportes pueden estar expuestos a cargas verticales mayores al

peso propio de los conductores. Cuando los conductores se bajan al

suelo manteniendo la dirección de la línea, se originan

desbalances longitudinales en la tensión de los conductores.

En un terreno montañoso se deben considerar, además de las cargas

verticales mencionadas anteriormente, las cargas horizontales

originadas por el desbalance de tensiones producido cuando los

conductores descansan en las poleas. Esta carga horizontal depende

de la diferencia en altura que exista entre los puntos de soporte

del vano.



33/112

También se deben considerar las cargas producidas sobre el soporte

durante las operaciones de tendido y tensado de los conductores.

Estas cargas son producidas por la pendiente, que durante el

tensado, se produce en el conductor entre el punto de soporte y el

equipo tensor o las anclas a tierra. Está pendiente tendrá una

razón de 1 (vertical) a 3 (horizontal).

3.6 CARGAS POR TERREMOTO

Las cargas producidas por un terremoto pueden ser, en general,

despreciadas dado que las estructuras autosoportadas tienen la

capacidad para absorber cargas sísmicas básicas.

3.7 FACTORES DE CARGA

Las torres, anclas y fundaciones deben diseñarse de tal modo que,

sin exceder su tensión permisible, puedan soportar las cargas

externas multiplicadas por los factores de carga “fc” de acuerdo

con la tabla 3.4.

Las tensiones y flechas del conductor deben calcularse sin

considerar estos factores de carga. Las separaciones de seguridad

eléctricas en aire deben calcularse sin los factores de carga.

Para fundaciones, los factores de carga deben ser un 15% mayores

que los valores indicados en la tabla 3.4, los cuales puede ser

calculados multiplicando las reacciones de los soportes del

análisis estructural por 1,15.

Tabla 3.4 Factor de carga “fc”

Tipo de carga fc

Casos de carga normales:

Viento sobre la estructura 1,10

Viento sobre conductores y tensión del conductor 1,67

Peso muerto 1,84

Casos de carga de conductor reventado:

Viento sobre la estructura 1,10

Viento sobre conductores y tensión del conductor 1,30

Cargas longitudinales 1,30

Peso muerto 1,43

Casos de carga de construcción y mantenimiento:

Peso muerto 1,84



34/112

3.8 CALCULO DE CARGA DE DISEÑO

3.8.1 Cargas para análisis estructural

Las cargas para las combinaciones de carga dadas en cláusula 6.2

se calculan de acuerdo con las siguientes fórmulas.

a. Cargas transversales:

Las cargas transversales de diseño de los elementos estructurales

se calculan de acuerdo con la ecuación 3.9. Para una dirección de

viento dirigida hacia una esquina de la estructura la carga Ct será

dividida en componentes transversales y longitudinales.

(3.9)

donde:

Ct : carga de diseño transversal para elementos estructurales

(kg).

Ft : fuerza transversal sobre elementos estructurales (kg).

fc : factor de carga.

La carga transversal de diseño debida al viento soplando contra

los conductores y conjuntos de aisladores se calcula de acuerdo a

la ecuación 3.10.

o sea

(3.10)

donde:

n : número de subconductores.

fc : factor de carga de acuerdo con la tabla 3.4

v : velocidad del viento de acuerdo con cláusula 3.3.2 (km/h).

TV : tramo de viento de acuerdo con cláusula 3.1 (m).

Dc : diámetro de conductor (m).

Ω : ángulo de incidencia del viento con respecto a la dirección

de la línea, ver cláusula 3.3.7.

H : tensión horizontal del conductor considerando la temperatura

y fuerza del viento sobre el cable (kg).

: ángulo de desvío de la línea.

Aa : área del conjunto (s) de aisladores expuesta al viento (m²).



35/112

El producto de los factores CaG = 1,6 del primer término de la

ecuación es el valor del coeficiente de ráfaga actuando sobre

torres de celosía.

El producto de los factores CaG = 1,0 y 1,2 del tercer término de

la ecuación anterior son los coeficientes de arrastre de la

ecuación 3.7 para conductores y aisladores, respectivamente.

b. Cargas longitudinales.

Las cargas longitudinales de los conductores se calculan de

acuerdo con la ecuación 3.11 para conductor reventado en

estructura de suspensión o estructura de tensión.

(3.11)

donde:

C1 : carga longitudinal (kg).


k : 1,0 para estructuras de suspensión.

1,0 para estructuras de remate.

fc : factor de carga de acuerdo con la tabla 3.4.

H : carga de tensión en el conductor considerando la temperatura

y carga del viento en conductor (kg).

c. Cargas verticales.

Las cargas verticales de miembros estructurales se calculan de

acuerdo con la ecuación 3.12 para conductores y conjuntos de

aisladores.

(3.12)

donde:

Cv : carga vertical (kg).

fc : factor de carga de acuerdo con la Tabla 3.4.


Pc : peso muerto de un conductor o hilo de guarda (kg/m).

TP : tramo de peso considerando temperatura y carga del viento en

el conductor.

Pa : peso del conjunto de aisladores (kg).



36/112

3.8.2 Cálculo de ángulos de oscilación del aislador y el

puente.

En las cláusulas 2.2.2 y 4.4.1 se dan las distancias de seguridad

entre conductores y partes de la estructura de soporte. El diseño

debe considerar la oscilación de los aisladores o del puente. El

ángulo de oscilación en el plano vertical perpendicular a la línea

se calcula con la siguiente ecuación:

(3.13)

donde:

θ : ángulo de oscilación (grados).

Ct : carga transversal (kg).


a. Cargas transversales

Para aisladores y conductores:

La carga transversal de conjuntos de aisladores y conductores se

calcula de acuerdo con la ecuación 3.14. El factor G = 0,52 y G =

0,83 representan una disminución a un 72% de la velocidad del

viento de acuerdo con la cláusula 2.2.2.

o sea:

(3.14)

Para puentes:

La carga transversal de conductores en puentes, con o sin juego de

aisladores, se calcula de acuerdo con la ecuación 3.15.

Para un puente, no se puede utilizar la reducción. El balanceo del

puente se calcula utilizando el coeficiente de arrastre para

accesorios C = 1,2 de acuerdo con la cláusula 3.3.6 y el factor de

respuesta de ráfaga G = 0,52 para el conductor y el conjunto de

aisladores de suspensión (si lo hay).

o sea,

(3.15)

donde:



37/112

Ct : carga transversal (kg).


v : velocidad del viento de acuerdo con la cláusula 3.3.2 (km/h)

TV : tramo de viento de acuerdo con la cláusula 3.1 (m).

lj : longitud de conductor en el puente (jumper) (m).

Acp : área de los contrapesos expuesta al viento (m²).

Dc : diámetro del conductor (m).

H : tensión del conductor, considerando temperatura y carga del

viento sobre el conductor (kg).

Aa : área de los aisladores o conjunto del puente (m²).

b. Cargas verticales

La carga vertical se calcula de acuerdo con la ecuación 3.16.

(3.16)

donde:



Pc : peso unitario del conductor (kg/m).

TP : tramo de peso, considerando temperatura y carga de viento

sobre el conductor. Para el puente, TP es la longitud del

conductor en el puente (lj) (m).

Pcp : peso de los contrapesos (kg).

Pa : peso del conjunto de aisladores o del puente (kg).

3.9 TENSION Y ECUACIONES DE LA CATENARIA

3.9.1 Cálculo de la tensión horizontal

Un conductor suspendido entre dos soportes toma la forma de una

curva catenaria si está uniformemente cargado. Generalmente se

puede, sin error significativo, considerar la curva como una

parábola.

La curva del conductor debe calcularse para tensiones y flechas

iniciales y finales. Las tensiones y flechas finales consideran el

efecto de la elongación de 10 años de fluencia lenta (creep) o la

debida a cargas pesada, si esta alarga el conductor en un mayor

grado que la debida a la fluencia.

Las cargas producidas por las esferas de señalización aéreas

situadas con un espaciamiento uniforme en el vano, pueden ser



38/112

consideradas como cargas de viento y peso uniformemente

distribuidas.

Las limitaciones para las tensiones en los conductores se dan en

la cláusula 4.2.

Para el cálculo del cambio de tensión de los conductores debido a

cambios en la presión del viento y/o la temperatura, se puede

utilizar la ecuación del cambio de estado, derivada de una

aproximación a la parábola.

(3.17)

donde:

ar : vano regulador (m).

A : área total del conductor (mm²).

: esfuerzo producido por la tensión (kg/ mm²).

Pr : (Pc2 + Pv

2)½, carga resultante en conductor (kg/m).

: coeficiente de expansión térmica (mm/mm/°C).

∆T : T-T0, diferencia en temperatura (°C).

T : temperatura (°C).

ϵ : deformación unitaria a temperatura T y tensión H (mm/mm).

Lo : longitud inicial a temperatura inicial T0 y tensión

inicial.

Utilizando la ecuación de cambio de estado es posible ir de una

condición de ambiental dada a otra. Los valores iniciales son el

esfuerzo y temperatura en el momento requerido, con los que se

obtiene la longitud inicial L0.

Para poder hacer cálculos precisos de la variación de la tensión

con la temperatura, viento y tiempo, se debe conocer la curva

esfuerzo – deformación – fluencia del conductor. Las curvas

típicas para conductores ACSR se muestran en la figura 3.4. Estas

curvas pueden ser expresadas como un polinomio de la forma

(3.18)



39/112

Figura 3.4 - Curvas esfuerzo deformación.

En el cálculo, la curva a ser utilizada para tensión inicial es la

curva 1, que es la suma de las curvas esfuerzo – deformación

iniciales del acero y del aluminio.

El punto B, llamado de carga pesada, se calcula a la tensión

inicial, con carga de viento máxima y temperatura mínima.

El punto C se calcula con la curva 3, llamada fluencia lenta de 10

años, a temperatura TMD y sin viento. La temperatura TMD de

acuerdo con la tabla 3.3.

Para hacer el cálculo, la curva 2 se mueve paralela a sí misma,

desde el punto A hasta el punto B, para obtener la nueva curva 4,

y al punto C para obtener la nueva curva 5. De las nuevas curvas 4

y 5, debe seleccionarse la que dé la mayor deformación. Por

ejemplo, en la figura 3.4, se debe utilizar la curva 5 para

calcular las tensiones y flechas finales.

En las ecuaciones anteriores, “sigma” es el esfuerzo a que está

sometido el conductor en el punto más bajo de la catenaria.

Como en un cable donde la carga está uniformemente distribuida no

existe otra componente en la dirección horizontal que la tensión

del conductor en el punto más bajo de la catenaria, la componente

horizontal de la tensión del conductor tiene que ser igual a lo

largo de todo el vano.



40/112

3.9.2 Ecuaciones de la parábola

Las ecuaciones que representan matemáticamente el conductor son

expresiones hiperbólicas, difíciles de utilizar sin la ayuda de un

computador. Sin embargo, en la mayoría de los casos se pueden

aproximar a funciones parabólicas que simplifican los cálculos sin

perder mayor precisión.

En un vano a nivel la ecuación de la parábola para calcular la

flecha en el punto medio es:

(3.19)

La flecha calculada para un vano regulador puede ser transformada

a un vano arbitrario “ax” con la ecuación 3.20.

(3.20)

donde:

fx : flecha del vano requerido (m).

ax : vano requerido (m).

Si los soportes están a diferentes elevaciones entonces el punto

bajo del conductor no está en el punto medio del vano. En este

caso la flecha se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:

(3.21)

donde:

b : es la distancia entre apoyos (m).

a : vano (m).

C : parámetro de la catenaria (m).

Δ h : diferencia de elevación entre apoyos (m).

Por lo general se puede despreciar el segundo miembro de la

ecuación

Las distancias horizontal x1 y vertical fN, desde el apoyo inferior

al punto más bajo del cable, figura 3.5, se calculan con la curva

de la parábola de acuerdo con las ecuaciones 3.22 y 3.23. Las

ecuaciones son válidas para delta h ≤ 0,4a.

(3.22)

(3.23)



41/112

Figura 3.5 Punto bajo de flecha cuando los soportes están a

diferentes elevaciones.

3.9.3 Ecuaciones de la catenaria

a. Cálculo de las distancias de los apoyos a los vértices de la

catenaria:

(3.24)

donde:

X1 : distancia horizontal entre el apoyo más bajo y el

vértice de la catenaria (m).

a : vano (m)

Δh : diferencia de elevación entre soportes (m).

c : constante de la catenaria = H/ Pc (m).

H : componente horizontal de la tensión (kg).

Pc : peso unitario del conductor (kg/m).

(3.25)

donde:

X2 : distancia horizontal entre el apoyo más alto y el

vértice de la catenaria (m).

Para el cálculo aproximado de X1 se puede utilizar la siguiente

ecuación:

bv

b

av a/2

h

a



42/112

(3.26)

b. Longitud del conductor:

(3.27)

donde:

l : longitud de conductor del apoyo al vértice de la

catenaria (m).

x : distancia horizontal entre el apoyo y el vértice de la

catenaria (m).

ECUACIONES DE LA CATENARIA

METODO PRECISO

METODO APROXIMADO

(para 4,0a

h

)

1. Ecuación de la catenaria

1.

2. Longitud del conductor

2.

3. Tensión total

3.

4. Distancia entre apoyos y

origen

4.



43/112

a

a/2

f

b

X2 X1

X3

l2

l1

h

fn

y

xH

ECUACIONES DE LA CATENARIA

METODO PRECISO

METODO APROXIMADO

(para 4,0a

h

)

1. Ecuación de la catenaria

1.

2. Longitud del conductor

2.

3. Tensión total

3.



44/112

4. Distancia entre apoyos y origen

4.

5. Ángulos en las grapas

5.

6. Flecha a nivel

Flecha real

Distancia entre mitad vano y punto de

tangencia de la flecha.

6.



45/112

4 CONDUCTORES Y DISTANCIAS

4.1 MATERIALES, DISEÑO Y SECCIÓN TRANSVERSAL MINIMA DE

LOS CONDUCTORES

4.1.1 Materiales

Los conductores pueden ser de aluminio reforzado con acero (ACSR),

aleación de aluminio (AAAC) o conductores de acero (hilo guarda).

En zonas volcánicas donde se utilicen conductores ACSR se

recomienda que el refuerzo de acero esté recubierto con aluminio.

El material, la fabricación y pruebas cumplirán los requisitos de

las normas de ASTM e IEC:

ASTM A 363 Hilo de guarda de acero galvanizado.

ASTM B 232 (M) Conductores de aluminio en capas torsionadas

concéntricamente, reforzado con acero (ACSR).

ASTM B 399 (M) Conductores de aleación de aluminio 6201-T81 de

capas torsionadas concéntricamente.

ASTM B 416 Conductores de acero revestidos en aluminio

torsionados concéntricamente.

Publ. IEC 1089 Conductores eléctricos de hilos redondos

torsionados concéntricamente.

4.1.2 Diseño y sección transversal mínima

Los conductores siempre tendrán una sección transversal tal, que

durante su operación normal, no se calienten a temperaturas que

pongan en riesgo la reducción de su tensión de ruptura. Tomando

esto en consideración, se permite una temperatura de 100°C para

conductores ACSR, o conductores de aleación de aluminio (AAAC),

por un tiempo acumulado de 48 horas anuales (condición de

emergencia). Un tiempo más largo podría permitirse después de un

estudio de las consecuencias para el conductor. Ver también la

cláusula 3.4. Los conductores también tendrán una sección

transversal tal, que la temperatura durante un cortocircuito, en

ningún punto a lo largo de la línea, exceda los 200°C para

conductores ACSR, o de aleación de aluminio (AAAC). Para

conductores de acero la temperatura no excederá los 300°C durante

un cortocircuito.

Los cables de protección (hilo guarda) recomendados son:

Acero aluminizado:

7 No. 7 AWG: Area 73.87 mm²

7 No. 8 AWG: Area _____ mm²



46/112

Cable de acero de alta resistencia:

3/8”, 7 hilos, área 51 mm² con revestimiento de zinc, clase B.

Los conductores recomendados para los diferentes voltajes

utilizados se dan en la tabla 4.1.

Tabla 4.1 Conductores de fase

Nombre kCM Área

mm²

Hilos

N° Notas

138 kV

ACSR1:

Linnet 336.4 198 26/7 utilizado pero no

recomendado

Grosbeak 636 375 26/7

AAAC:

Canton 394 200 19

utilizado pero no

recomendado en zonas donde

haya contaminación salina.

ACAR:

Cabadelo 600 375 18/19 reconstrucciones

230 kV

ACSR1:

2xGrosbeak 2x636 2x375 26/7 utilizado pero no

recomendado, solo apareado.

Drake 2x795 2x468 26/7 utilizado pero no

recomendado, solo apareado

Cardinal 954 517 54/7

Condor 795 455 54/7 altitud ≤ 800 m

Rail 954 517 45/7 altitud > 800 m

4.2 TENSIONES PERMISIBLES

La magnitud de la tensión en los conductores debe limitarse,

considerando el riesgo de ruptura por fatiga, debida a la

vibración del conductor. En la tabla 4.2, la tensión permisible

está dada como un porcentaje de la tensión de ruptura (TR), para

diferentes condiciones de carga.

Como el riesgo causado por las vibraciones no depende

exclusivamente de la magnitud de la tensión, sino también de otras

condiciones, tales como el tipo de terreno, tipo de sujetador del

conductor, longitudes de vano y la existencia y diseño de

amortiguadores de vibración, debe tenerse especial cuidado con

1 En regiones de ambiente corrosivo (franja 5 km de las de costas; zonas influencia volcánica) se utiliza el alma

de acero recubierta de aluminio: ACSR/AZ



47/112

estos detalles para que las tensiones permitidas en la tabla 4.2

sean aplicables.

Tabla 4.2 Tensión permisible en conductores

Tensión

permisible

Condiciones de carga

Viento Tensión Temperatura (1)

10% de TR Sin viento final TMD

22% de TR Sin viento inicial TMD

30% de TR 100% viento (2) final TMD

(1) Temperatura ver Capítulo 3, tabla 3.3.

(2) Carga de viento, ver cláusula 3.3.

4.3 CALCULOS DE LA TENSIÓN DEL CONDUCTOR

Los cálculos se realizarán de acuerdo con el “Método gráfico para

cálculos de flecha – tensión para ACSR y otros conductores” o las

fórmulas en la cláusula 3.9.

Las cargas y tensiones en el conductor se calculan sin factores de

carga. Entonces, para el diseño de torres y postes, el resultado

del cálculo de la tensión del conductor se debe multiplicar por

los factores de carga, de acuerdo con la cláusula 3.7.

Conductores con hilos de aluminio o sus aleaciones se elongan

permanentemente con el tiempo debido a la fluencia (creep)

progresiva en el aluminio. Este fenómeno aumenta conforme aumentan

la tensión y la temperatura. En condiciones normales, la fluencia

progresiva ocurre con velocidad decreciente.

Debido a que la fluencia tiene lugar durante un período de tiempo

largo, la flecha y tensión para los conductores deben ser

calculadas tomando, y sin tomar en cuenta, la fluencia. Para el

cálculo de distancias de seguridad y de fuerzas actuantes en

estructuras de soporte, deben utilizarse los valores más

desfavorables de flecha y tensión (excepto para el caso de la

tensión máxima donde se utiliza su valor final).

4.4 DISTANCIAS DE SEGURIDAD ENTRE EL CONDUCTOR Y PARTES

ATERRIZADAS U OTROS CONDUCTORES EN LA MISMA LINEA.

4.4.1 Distancias de seguridad entre el conductor y partes

aterrizadas en la misma estructura.

Las distancias de seguridad mínimas permisibles, en aire, entre

partes vivas (conductor, grapas de suspensión, cuerno de arqueo,

puentes, etc.) y partes aterrizadas en la torre están dadas en la

cláusula 2.2.2.

Para el cálculo de estas distancias se debe tomar en cuenta la

condición de tensión más desfavorable.



48/112

La distancia de seguridad a los anclajes se determinará como

sigue:

Bajo la suposición de que el ancla se diseñe no solamente para

carga mecánica sino también para las corrientes de falla a tierra,

se aplicará la distancia en la tabla 2.3, del Capítulo 2. De otra

manera, para la combinación de carga A, la distancia será 50%

mayor que la distancia de seguridad dada en la tabla 2.3. La

densidad de corriente durante contorneamiento (flashover) en un

tiempo de falla de 0.5 s en un ancla no debe ser mayor que 89

A/mm² para anclas de acero, y 146 A/mm² (en área de Al) para

anclas de aluminio con refuerzo de acero. Para un tiempo de falla

de 1 s, la corriente está limitada a 63 y 103 A/mm²

respectivamente.

La densidad de corriente se calcula con un aumento de temperatura

desde +30°C hasta +300°C para anclas de acero y a +200°C para

anclajes de aluminio reforzadas con acero.

La distancia de seguridad entre partes vivas y trabajadores de

mantenimiento escalando la torre es de 1.2 para líneas de 138 kV y

2.1 para líneas de 230 kV.

Para limitar la fluctuación de un puente (jumper), se pueden

utilizar contrapesos. Otros métodos para evitar que el puente

oscile, son un aislador de poste de línea sujetado en el lado de

la torre, o un juego de suspensión sujetado a una cruceta sobre el

puente.

4.4.2 Distancia de seguridad entre un conductor y otro,

considerando el riesgo de colisión.

Los conductores se fijarán a la torre a una distancia tal el uno

del otro, que se eviten colisiones y descargas (flashover). La

distancia mínima entre los conductores en un circuito así como la

distancia a los conductores más cercanos en circuitos o líneas

paralelas, se indica a continuación.

Estos valores se aplican en casos normales. Se debe analizar el

caso de líneas suspendidas muy bajo o donde se utilicen

conductores de diferente área o material o con diferentes flechas,

de acuerdo con la cláusula 4.4.2.2. La distancia eléctrica mínima

entre fases está dada en la cláusula 2.2.2.

Las distancias calculadas H y V son válidas hasta altitudes de

1000 m sobre el nivel del mar. Para niveles más altos, las

distancias deben aumentarse en 0.15 m por cada 1000 m de altura.

Si las distancias H y V entre los puntos de fijación en las torres

y en cualquier parte de un vano son diferentes, H y V se calculan

como el valor medio de las respectivas distancias en la torre.

En los casos que se exponen a continuación las temperaturas y

cargas de viento deben estar de acuerdo con el Capítulo 3.



49/112

4.4.2.1 Caso normal

4.4.2.1.1 Conductores en el mismo plano horizontal

La distancia horizontal mínima H (m) (ver figura 4.1) entre los

puntos de fijación de los conductores en la torre será calculada

con la fórmula:

(4.1)

donde:

f : flecha en metros del conductor a +80 °C, sin viento y

tensión final.

Lk : longitud, en metros, de la parte del conjunto de aisladores

oscilando transversalmente respecto a la dirección de la

línea.

U : voltaje más alto, en kV, de acuerdo con el Capítulo 2,

tabla 2.1.

4.4.2.1.2 Conductores en el mismo plano vertical

La distancia vertical mínima V (m) entre los puntos de

fijación de los conductores en la torre será calculada con

(4.2)

donde:

kv : coeficiente de acuerdo al tipo de conductor,

ACSR, conductores de aluminio y aleaciones de aluminio:

kv : 1.1 para conjuntos de suspensión verticales y en V.

kv : 1.0 para conjuntos de tensión

Conductores de acero:

kv : 1.3 para conjuntos de suspensión verticales y en V.

kv : 1.2 para conjuntos de tensión

fu : flecha en metros del conductor superior, a +80 °C, sin

viento y en tensión inicial

fl : flecha en metros del conductor inferior, a +30 °C, sin

viento y en tensión inicial

U : voltaje más alto, en kV, de acuerdo con el Capítulo 2,

tabla 2.1.



50/112

4.4.2.1.3 Conductores en diferentes planos horizontales y

verticales

Para diseños de este tipo, la separación de seguridad horizontal

“h” mínima y la separación de seguridad vertical “v” entre puntos

de fijación se calculan por medio de las fórmulas:

(4.3)

Ó

(4.4)

Donde “H” es la distancia horizontal calculada de acuerdo con la

cláusula 4.4.2.1.1. y “V” la distancia vertical calculada de

acuerdo con la cláusula 4.4.2.1.2.

Figura 4.1. Distancia horizontal y vertical entre puntos de

fijación de los conductores.

4.4.2.2 Conductores de diferentes materiales, diferentes

secciones transversales, diferentes tensiones EDS o

de tensión EDS extremadamente baja.

Las reglas en la cláusula 4.4.2.1 no aplican para estos casos

donde se deben realizar investigaciones especiales. Esto se puede

realizar de la siguiente manera.

Temperatura +80°C en ambos conductores y 100% de la carga de

viento en un conductor y 60% de la carga del viento en el otro

conductor. La distancia a mitad de vano será al menos U/143 entre

conductores de fase y, U/167 entre el hilo de guarda y conductor

de fase. Siendo U es el voltaje más alto, en kV.

Deben elegirse las tensiones inicial y final más desfavorables en

los conductores.

H H

V

V

v

v

h



51/112

4.5 DISTANCIAS DE SEGURIDAD ENTRE CONDUCTOR Y TIERRA,

RUTAS TRANSITABLES, OTRAS LINEAS Y CASAS.

Las distancias en las siguientes tablas son válidas hasta una

altitud de 1000 metros sobre el nivel del mar. Para altitudes

superiores las distancias serán aumentadas en 0.15 m por cada 1000

m en altura.

4.5.1 Altura del conductor sobre tierra, rutas

transitables, líneas adyacentes, etc.

Un conductor se sujetará a una torre a una altura tal que tenga al

menos la altura sobre la tierra, líneas adyacentes, etc. que la

autoridad respectiva exija o que sea necesaria en consideración a

la naturaleza de la línea u otras circunstancias, e. g. terreno

con árboles o áreas urbanas planificadas.

El conductor no debe tener una flecha tal que pueda causar daño o

peligro.

Las condiciones anteriores pueden, en la mayoría de los casos,

considerarse como cumplidas, si las distancias de seguridad son

revisadas para las siguientes condiciones:

a) Temperatura máxima del conductor durante condiciones de calma.

Ver Capítulo 3, tabla 3.3.

b) Temperatura de cortocircuito, ver cláusula 4.1.2.

Para estas condiciones, que ocurren rara vez, se dan

separaciones de seguridad más pequeñas que para el caso a).

Las distancias de seguridad dadas en la Tabla 4.3 deben observarse

dentro del área de la línea y hasta 4 m de la fase exterior. Para

pendientes laterales mayores a 1:2, la distancia fuera de la fase

externa se aumentará correspondientemente.

Al controlar separaciones de seguridad con respecto a líneas

adyacentes, la separación de seguridad será calculada asumiendo

que la línea más baja en el cruce es cargada por su peso muerto, a

la temperatura diaria máxima (Capítulo 2, tabla 2.2.) sin

corriente.



52/112

Tabla 4.3. Altura mínima del conductor sobre el terreno e

intersecciones

Conductor vivo pasando

sobre o cruzando

Altura vertical mínima

en metros para el caso (a)

138 kV 230 kV

Terreno agrícola 7,0 8,0

Plantaciones, desde la

parte superior de las

plantas

4,0 4,5

Carreteras, caminos

secundarios, calles,

estacionamientos y otros

lugares donde transiten

vehículos más altos que 2,5

m.

8,0 9,0

Autopistas 8,0 9,0

Terreno sin tráfico

vehicular 5,0 5,5

Edificios(1)

sin azotea 5,0 5,0

sin azotea 5,0 5,0

Piscinas 9,0 9,5

Chimeneas(1) señales de

tráfico, valla

publicitaria, antenas,

depósitos de aceites y

similares

3,0 3,5

Ferrocarriles no

eléctrificados 9,0 10,0

Ríos, lagos y canales con

tráfico marino(2)

14,0 14,5

Ríos, lagos y canales con

botes pequeños (2)

14,0 14,5

Ríos, lagos y canales sin

botes (2)

7,5 8,0

Líneas de transmisión con

voltajes menores a 1,3 kV y

líneas de comunicación.

3,0 3,0

Líneas de transmisión de

1,3 a 34,5 kV 3,0 3,0

Líneas de transmisión de

138 kV 3,0 4,0

Líneas de transmisión de - 4,0

(1)

En condiciones normales no se permiten construcciones bajo la línea. (2)

Con nivel de agua máximo.



53/112

230 kV

4.5.2 Distancia de seguridad horizontal entre el conductor

y caminos paralelos, ferrocarriles, casas y árboles

cercanos.

Las distancias de seguridad en la Tabla 4.4 se calculan con la

deflexión de la estructura, si existe, los aisladores y la

oscilación del conductor para carga de viento máxima, a la

temperatura correspondiente, de acuerdo con las cláusulas 3.3 y

3.4.

Las separaciones de seguridad en la Tabla 4.5 serán calculadas sin

viento y a temperatura máxima.

Tabla 4.4. Separación mínima de seguridad horizontal del

conductor en condiciones de viento.

Conductor vivo pasando paralelo

a:

Distancias horizontales mínimas

en metros.

138 kV 230 kV

Edificios, a cualquier parte 2,5 3,0

Chimeneas, señales de tráfico,

valla publicitaria, antenas,

depósitos de aceites y similares.

2,5 3,0

Árboles 2,0 3,0

Caminos 4,0 5,0

Ferrocarriles no electrificados 4,0 5,0

Tabla 4.5. Separación mínima de seguridad horizontal del

conductor en condiciones de calma.

Conductor vivo pasando paralelo

a:


en metros.

138 kV 230 kV

Edificios, a cualquier parte. 10,0 10,0

Chimeneas, señales de tráfico,


depósitos de aceites y similares.

3,0 3,0

Árboles 10,0 10,0

Caminos 5,0 5,0




54/112

4.5.3 Distancias de seguridad de los conductores a torres

en otras líneas o alumbrado público.

En lo que respecta a las distancias de seguridad a conductores en

otras líneas ver la cláusula 4.4.

Cuando líneas aéreas que no están montadas en las mismas torres

tienen rutas en la vecindad la una de la otra, por ejemplo,

colocadas paralelamente o cruzándose, deben existir distancias de

seguridad para poder realizar labores de mantenimiento en las

torres.

Por lo tanto, la distancia de la estructura de la torre al punto

más cercano vivo en la otra línea será de por lo menos de 3.0

metros para líneas 138 kV y por lo menos 3.5 metros para líneas de

transmisión de 230 kV. Estas distancias aplicarán para la

deflexión completa en el conductor debida a una carga de viento

del 100% a la temperatura correspondiente. Cargas de viento y

temperaturas de acuerdo al capítulo 3.

En los cruces de las líneas, si se ubica una estructura bajo los

conductores de la línea superior, se deben mantener al menos 4 m

para temperaturas máximas con o sin viento. Durante condición de

corto circuito la distancia será por lo menos de 2 metros.

4.6 LIMITACIONES PARA EL VANO REGULADOR

4.6.1 Tramos entre estructuras de suspensión

El vano regulador, para un tramo limitado por estructuras de

tensión compuesto de n vanos, es calculado de acuerdo a la

cláusula 3.1.

(4.5)

Se asume que la tensión del conductor, en el vano regulador, es la

misma del tramo completo. La forma de la catenaria de los

diferentes vanos que componen el tramo tiene la forma de la

catenaria del vano regulador, si se cumplen las siguientes

limitaciones:

a) El vano más largo no excederá 2 ar

b) El vano más corto no será menor a 0,5 ar

c) La relación máxima entre dos vanos adyacentes no excederá

1:2,5.

d) El vano regulador para 10 vanos consecutivos, ar,10, no se

desviará del valor de ar calculado para el tramo completo, en

más de:

e) Cuando exista un cambio de pendiente en el terreno mayor a un

30%.



55/112

Donde no sea posible cumplir con las restricciones anteriores,

tales tramos o vanos serán delimitados por torres de tensión y

diseñados para el vano regulador en cuestión.

4.6.2 Comentarios sobre el vano regulador

Los siguientes comentarios explican el por qué existen

limitaciones para los vanos.

La suposición de que la tensión del conductor en el vano

regulador, es la misma en todo el tramo, y por lo tanto, que las

formas de las catenarias de los diferentes vanos de ese tramo

están definidas por la forma de la catenaria del vano regulador,

se basa en la suposición de que el conductor se puede mover

libremente, sin restricciones, en los vanos que componen el tramo.

El uso de conjuntos de suspensión, sin embargo, permite un

movimiento del conductor limitado. Limitando las longitudes de los

vanos se reduce la influencia que tiene en el cálculo la necesidad

de este movimiento, convirtiendo el cálculo del vano regulador en

una fórmula válida. De esta manera, si vanos largos y cortos se

mezclan a lo largo de la línea, los conjuntos de aisladores, por

medio de pequeños movimientos de oscilación en la dirección de la

línea, dan al conductor la tensión del vano regulador y la forma

de su catenaria.

Si varios vanos consecutivos son más cortos que el vano regulador,

se produce un vano regulador más pequeño dentro de estos vanos.

Este vano regulador reducido tiene, a la temperatura máxima del

conductor, una catenaria más pronunciada que la del vano regulador

calculada para el tramo completo y la distancia de seguridad a

tierra será más pequeña en estos vanos cortos.

Por otro lado, si varios vanos consecutivos son más largos que el

vano regulador, el vano regulador de ellos se incrementa. Este

vano regulador aumentado tiene una catenaria y una tensión del

conductor que se desvía de la del vano regulador calculada para el

vano completo. Esto afectará de alguna manera el vano de peso y el

cálculo de la oscilación (swing) de las cadenas de aisladores, así

como la tensión estimada del conductor.

4.7 UNIONES EN EL CONDUCTOR

4.7.1 Requerimientos mecánicos

Las uniones terminales, mangas-T y uniones en conductores se

realizarán de tal forma que no se dañe el conductor. Las uniones y

terminaciones tendrán una carga máxima de, al menos, 95% UTS del

conductor. Esto, sin embargo, no se aplica a uniones que están

libres de fuerzas de tensión.

Las uniones serán del tipo de comprensión, inyectadas con grasa.

Para mantenimiento de los conductores se permiten mangas

preformadas.



56/112

4.7.2 Requerimientos eléctricos

Uniones, mangas-T y uniones terminales que lleven corriente

tendrán por lo menos la misma capacidad de conducción de corriente

que el conductor. Esto implica que, para llevar la máxima

corriente continua, la temperatura de estado permanente para la

unión y el conductor adyacente a la unión, no excederá a aquella

del conductor en general. Estos requerimientos también se

cumplirán después de un cortocircuito con la máxima corriente de

cortocircuito. El soporte mecánico de la unión, después del corto

circuito, cumplirá con la demandas de la cláusula 4.7.1.

4.8 PROTECCION CONTRA LA OSCILACIÓN DEL CONDUCTOR

Existen tres tipos principales de oscilaciones en los conductores

de líneas aéreas.

4.8.1 Vibración eólica

La vibración eólica, requiere de poca energía para producirse

(viento leve o diferencia de temperatura en el conductor). Induce

oscilaciones a frecuencias con un rango de 4 a 60 hz y amplitudes

de unos pocos centímetros. Este tipo de oscilación es la más

común, pero generalmente es fácil de prevenir con la ayuda de

amortiguadores estándar.

4.8.2 Oscilación del subconductor

La oscilación del subconductor, que puede producirse durante

vientos uniformes moderados a ángulos rectos con la línea, ocurre

en el subvano limitado por los espaciadores entre la frecuencia es

de 0,7 – 3 Hz y la amplitud de algunas décimas de centímetros. La

oscilación del subconductor puede causar serios daños en el punto

de amarre del espaciador.

4.8.3 Galopeo

El galopeo consiste de oscilaciones caracterizadas por baja

frecuencia (0,1 – 0,5 Hz) y una gran amplitud (1-6 m). El galopeo

ocurre principalmente con vientos altamente uniformes a ángulos

rectos con la línea. Este fenómeno es extremadamente raro, pero

cuando ocurre, el riesgo de daños mecánicos a los conductores,

aisladores y accesorios es considerable. El galopeo es observado

principalmente en condiciones de hielo.

4.8.4 Amortiguadores

Se usan amortiguadores estándar para evitar la vibración eólica de

conductores únicos y apareados.

Los amortiguadores serán del tipo stockbridge o stockbridge

modificado 4R de cuatro modos de resonancia, por ejemplo, de los

fabricantes Salvi o Fargo.



57/112

Normalmente se utiliza un amortiguador, en cada extremo del vano,

en estructuras de suspensión, en los conductores y en el hilo

guarda. Para conductores únicos, con estructuras de suspensión, es

suficiente un amortiguador por vano, en vanos de menos de 500

metros.

Para conjuntos de tensión de conductores e hilos guarda, son

suficientes dos amortiguadores en cada conjunto.

Para calcular el número de amortiguadores que requiere cada vano,

según el tipo de cable, se utiliza la siguiente tabla:

Tabla para cálculo de número de amortiguadores

La distancia de la grapa al amortiguador se calcula de acuerdo con

las fórmulas 4.6 y 4.7.

(4.6)

(4.7)

donde

L1 : Distancia del sujetador al primer amortiguador (m)

L2 : Distancia del sujetador al segundo amortiguador (m)

Dc : Diámetro del conductor (m)

Tc : Carga de tensión en el conductor, considerando el creep,

a temperatura EDS. (N).

Pc : Peso del conductor (N/m)

4.8.5 Grapas de suspensión.

Para reducir el riesgo de daño al conductor en las grapas de

suspensión, debido a la oscilación, las grapas deben cumplir con

los siguientes requisitos.

La boca de la grapa debe estar diseñada en forma redondeada y

consistirá de material suave (aluminio).

El momento de inercia debe mantenerse tan bajo como sea posible,

es decir, el eje del pivote en el mismo nivel que el eje del

conductor y en concentración de pequeñas masas hacia el centro de

la grapa.

Además la grapa deberá soportar las fuerzas de deslizamiento

debidas a la condición del conductor reventado.

4.8.6 Espaciadores

Desde el punto de vista eléctrico (efecto corona) los conductores

apareados deben mantener su configuración, también se debe



58/112

prevenir, si es posible, que los conductores puedan colisionar. Es

por estas razones que deben utilizarse espaciadores. Para proteger

el conductor de daños, deben cumplirse los siguientes

requerimientos.

a. Requerimientos eléctricos descritos en el capítulo 5

b. El agarre del espaciador debe tener buenas propiedades

conductoras, suficiente compresión durante su período de vida

y permitir algún movimiento a lo largo de y en ángulos rectos,

con respecto al eje del conductor (semiarticulado). Aún más,

el diseño no deberá disminuir considerablemente la capacidad

del conductor debido a diferentes tipos de oscilaciones

inducidas.

El espaciador debe ser capaz de soportar las fuerzas

electromagnéticas inducidas en los conductores por corriente de

falla.

La división correcta del vano en subvanos es muy importante para

prevenir la generación de oscilaciones.

Las distancias de la torre al espaciador y del espaciador a

espaciador serán calculadas de acuerdo a la tabla 4.6.

Por las mismas razones, la distancia entre los conductores no debe

ser menor a 15 * Dc, donde Dc es el diámetro del conductor.

Tabla 4.6 Longitud de los subvanos para conductores apareados.

Long. vano

(m) Número

de

subvanos

Número de

espaciadores

Longitud del subvano como

porcentaje de la longitud

total del vano (%) desde hasta

0 90 1 0 100

90 180 2 1 50 50

180 270 3 2 27 46 27

270 360 4 3 18.5 31.5 31.5 18.5

360 450 5 4 15.9 20.6 27.0 20.6

450 540 6 5 12.5 16.2 21.3 16.2

21.3 12.5

540 630 7 6 11.2 13.4 15.8 19.2

13.4 15.8 11.2

630 720 8 7 9.4 11.3 13.3 16.0

13.3 16.0 11.3 9.4



59/112

4.9 PROTECCION CONTRA LA RUPTURA DEL CONDUCTOR DURANTE

EL TENSADO

Si los conductores se han dejado mucho tiempo en las roldadas de

tensado antes de que las varillas preformadas sean colocadas,

existe el riesgo de ruptura en los hilos del conductor debido a la

vibración del mismo. Con la finalidad de evitar este riesgo el

posicionamiento debe realizarse antes de 48 horas.



60/112

5 AISLADORES

5.1 ESTÁNDARES Y RECOMENDACIONES INTERNACIONALES

Las publicaciones que se listan a continuación, emitidas por el

Instituto de Estándares Estadounidense, ANSI, la Comisión

Electrotécnica Internacional, IEC, su comité para perturbaciones,

CISPR, y la Organización de estándares internacionales, ISO, son

válidas con las adiciones que se expresan en las siguientes

cláusulas.

ANSI C29.1 Métodos de prueba estándar para aisladores

de potencia eléctrica.

ANSI C29.2 Estándar Nacional Estadounidense para

aisladores de suspensión, fabricación de

porcelana húmeda y vidrio templado.

Publicación 120 IEC Dimensiones de acoples de rótula y bola

para cadenas de aisladores.

Publicación 305 IEC Características de cadenas de aisladores

de tipo de casquete y pin.

Publicación 372-1 IEC Dispositivos de cierre para acoples de

rótula y bola para cadenas de aisladores.

Parte 1: Dimensiones y requisitos

generales.

Publicación 372-2 IEC Dispositivos de cierre para acoples de

rótula y bola para cadenas de aisladores.

Parte 2: Pruebas.

Publicación 383 IEC Pruebas en aisladores de cerámica ó vidrio

para líneas aéreas con un voltaje nominal

mayor a 1000 voltios.

Publicación 437 IEC Prueba de radio interferencia en

aisladores.

Publicación 507 IEC Pruebas de contaminación artificial en

aisladores de alto voltaje para ser usados

en sistemas de corriente alterna.

Publicación 575 IEC Pruebas de rendimiento termomecánico y

rendimiento mecánico en cadenas de

aisladores.

Publicación 797 IEC Resistencia residual de las cadenas de

aisladores de vidrio ó de cerámica en

líneas aéreas después de daño mecánico en

el dieléctrico.

Publicación No. 1 CISPR Especificación para aparatos medidores de

radio interferencia CISPR para el rango de

frecuencia de 0,15 MHz a 30 MHz.



61/112

Publicación 7B CISPR Segundo suplemento a la publicación 7 del

CISPR (1969). Recomendaciones del CISPR.

ISO/R 1101/1 Tolerancia de forma y de posición. Parte

1: Generalidades, símbolos e indicaciones

en esquemas.

5.2 CADENAS DE AISLADORES ESTANDARIZADAS

Las cadenas de aisladores se deben formar con los aisladores tipo

rótula y bola, designados por el ANSI C29.2 – 1983 como clase 52-5

y especificados en la tabla 5.1

En áreas con alta contaminación se utilizan aisladores tipo niebla

con manguito de zinc. Estos aisladores tienen las mismas

características mecánicas y cumplen las mismas especificaciones

que los aisladores normales, sus características principales se

dan en la tabla 5.1.

El voltaje crítico de flameo para las cadenas de aisladores se dan

en la tabla 5.2.

5.3 NIVEL DE RADIO INTERFERENCIA.

Para un voltaje de 20 kV rms a 60 Hz, los aisladores no deben

causar un nivel de ruido mayor a 60 dB sobre 1 μ voltio a una

frecuencia de medición de 500 kHz.

El nivel de radio interferencia (RI) es extremadamente dependiente

de la humedad y el valor dado previamente es válido en una

atmósfera estándar:

Temperatura : 20°C

Presión : 101.3 MPa

Humedad : 11 gramos de agua por metro cúbico



62/112

Tabla 5.1 Aisladores normalizados

DESCRIPCIÓN Un. VIDRIO PORCELANA

STD NIEBLA STD NIEBLA

DIMENSIONES

Diámetro (mm) 255 280 255 255

Paso (mm) 146 146 146 146

Distancia de fuga (mm) 320 445 292 432

VALORES MECANICOS

Resistencia al impacto (m-N) 45 45 10 10

Carga de prueba de rutina (Kn) 55,6 55,6 55,6 55,6

Resistencia M&E (kN) 111 111 111 111

VALORES ELECTRICOS

Baja FREC. Flameo seco (kV) 80 100 80 100

Flameo húmedo (kV) 50 60 50 60

Impulso flameo crítico

Positivo (kV) 125 140 125 150

Negativo (kV) 130 140 130 160

Prueba perforación baja

frecuencia (kV) 130 130 110 130

RADIO INTERFERENCIA

Prueba de voltaje baja

frecuencia (kV) 10 10 10 10

Voltaje Radio Interferencia

1 MHz (V) 50 50 50 50

OTROS

Peso (kg) 4 5,8 5,4 7,3

Designación ANSI 52-5 52-5 52-5 52-5

Tipo de acople J J J J



63/112

TABLA 5.2 Voltaje crítico de flameo (kV)

NÚMERO DE

AISLADORES

VIDRIO

ESTANDAR Y

PORCELANA

NIEBLA

POS NEG POS NEG

8 760 780 835 775

9 860 945 920 860

10 945 930 1005 950

11 1025 1015 1090 1040

12 1105 1105 1175 1130

13 1185 1190 1260 1220

14 1265 1275 1345 1310

15 1345 1360 1430 1400

16 1425 1440 1515 1490

17 1505 1530 1600 1595

18 1585 1615 1685 1670

19 1665 1700 1770 1755

20 1745 1785 1850 1840

21 1825 1870 1930 1925

22 1905 1955 2010 2010

23 1985 2040 2090 2095

24 2065 2125 2170 2180

25 2145 2210 2250 2265



64/112

5.4 REQUISITOS MECÁNICOS

5.4.1 Carga de ruptura

Los aisladores deben cumplir con la carga de ruptura

electromecánica y mecánica especificada en las normas IEC 305 ó en

ANSI C29.2 (111 kN) y que se dan en la cláusula 5.1.2.

5.4.2 Diseño mecánico

Los aisladores deben diseñarse para las mismas combinaciones de

carga que las torres, ver capítulo 6.

Los aisladores se deben diseñar de tal forma que, sin exceder sus

límites de carga mecánica y electromecánica, puedan soportar las

cargas externas multiplicadas por un factor δ = 2,5.

Los factores de carga de la cláusula 3.7 no deben utilizarse para

el diseño de aisladores.



65/112

6 HERRAJES

6.1 PRINCIPIOS DE DISEÑO GENERALES

Los herrajes se diseñarán térmica y mecánicamente para soportar 25

kA durante un segundo con una corriente pico de al menos 60 kA.

Los herrajes se diseñarán de tal manera que el reemplazo de una

cadena de aisladores y de las protecciones contra el arqueo

durante el mantenimiento, la reparación, o en trabajos con la

línea caliente, puedan realizarse fácilmente.

Se deben utilizar tornillos con rosca tipo M.

6.2 DISEÑO TÉRMICO

Los herrajes se dimensionan para una corriente de corto circuito

de 25 kA con una duración de un segundo. Esto significa que cada

conjunto de aisladores soportará tal corto circuito sin que la

temperatura exceda 400°C en los herrajes y sin que se produzca

soldado entre las partes.

En conjuntos de aisladores con protección contra arcos, los

cuernos de arqueo protegerán los aisladores de daño debido a arcos

de alta potencia. Los accesorios de protección podrían alcanzar

una temperatura final que no exceda 650°C durante el corto

circuito.

La función de las protecciones contra arqueo no debe ser alterada

significativamente por el arco de potencia.

6.3 DISEÑO MECÁNICO

La carga mínima permisible para herrajes será igual que para las

unidades de aisladores, es decir 111 kN.

6.4 GRAPAS DE SUSPENSIÓN Y VARILLAS PREFORMADAS

Las grapas de los conductores y del hilo guarda deben tener

libertad para oscilar en el plano vertical. El centro de la

oscilación debe estar cerca del eje del conductor. El ángulo de

rotación será de por lo menos 45°.

El diseño de la grapa debe ser de tal forma que permita la

instalación de un dispositivo adicional para la suspensión de

contrapesos, donde sea necesario.

Las varillas preformadas se instalarán en todas las grapas de los

conductores y del hilo guarda, a menos que se especifique lo

contrario. Para los conductores las varillas preformadas deben ser

de aleación de aluminio, para el hilo guarda de acero revestido en

aluminio.



66/112

6.5 PROTECCIÓN CONTRA ARCOS

En conjuntos de aisladores de tensión se debe utilizar la

protección contra arcos por medio de cuernos de arqueo ó de

anillos. Los cuernos de arqueo ó anillos se colocarán de tal forma

que el arco sea forzado en una dirección predeterminada, hacia

arriba.

Si se utiliza la protección contra arcos en conjuntos de

suspensión normales, en soportes tangentes, debe colocarse de tal

forma que los arcos sean siempre forzados hacia fuera de la cadena

de aisladores, en ángulos rectos con respecto a la ruta de la

línea. En conjuntos de suspensión en soportes angulares, la

protección contra arcos debe colocarse de tal forma que el arco

sea forzado hacia arriba.

En la figura 5.1 se muestran cuatro tipos de protección contra

arqueo. Se recomiendan los tipos 1 y 2, ambos son mejores que el

tipo 3, el tipo 4 no se recomienda.

Para diseñar el área del cuerno o anillo la corriente de corto

circuito será dividida por la densidad de corriente permitida (80

A/mm²) para un tiempo de falla de un segundo. Para otro tiempo de

falla “t” la densidad es 80/√t, mm².

6.6 CONJUNTOS DE AISLADORES ESTANDARIZADOS

6.6.1 Aislamiento

Los conjuntos de aisladores cumplirán las recomendaciones de

aislamiento dadas en el capítulo 2.

6.6.2 Esquemas estándar

Los números de los dibujos para conjuntos de aisladores

estandarizados se dan en las tablas 5.4 y 5.5. Los conjuntos de

aisladores se diseñan para cadenas de aisladores estandarizadas de

acuerdo a la cláusula 5.1.2. Para áreas de alta contaminación, ver

la cláusula 2.2.4, los aisladores normales se cambiarán por los

del tipo antiniebla.



67/112

Tabla 5.4. Conjuntos de aisladores estandarizados para líneas de

138 kV.

Tipo de conjunto de

aislador

Designación y número de

las unidades de aisladores.

Número de

dibujo

ICE

Altitud de 0 a 1000 m.s.n.m.

- Conjunto de suspensión

en soporte tangente CAST138 -1000


en soporte angular CASA138 -1000

- Conjunto en V CAV138 -1000

- Conjunto de tensión CAT138 -1000



en soporte tangente CAT138 -2000







en soporte tangente CAST138 -3500







68/112

Tabla 5.5. Conjuntos de aisladores estandarizados para líneas de

230 kV.

Tipo de conjunto de

aislador

Designación y número de

las unidades de

aisladores.

Número de

dibujo ICE


- Conjunto de

suspensión en soporte

tangente

CAST230 -1000

- Conjunto de


angular

CASA230 -1000




- Conjunto de


tangente

CAT230 -2000

- Conjunto de


angular

CASA230 -2000




- Conjunto de


tangente

CAST230 -3500

- Conjunto de


angular

CASA230 -3500





69/112

Figura 6.1 Ejemplos de protecciones contra arqueo.



70/112

7 REGLAS DE DISEÑO DE TORRES

7.1 RECOMENDACIONES DE DISEÑO GENERAL

Los soportes a ser usados para más de un circuito serán calculados

para el número de circuitos que sea más desfavorable para cada

componente individual del soporte.

El tipo de soporte, auto – soportado, retenido, etc. no es

prescrito en este manual. La elección del tipo de soporte depende

de muchos factores, por ejemplo, terreno plano o montañoso, área

rural o urbana, método de erección, método de tensado y otros.

Todos estos factores analizados conjuntamente indicarán el tipo de

soporte más apropiado para cada ruta individual.

Torres de celosías serán diseñadas de acuerdo con los manuales

ASCE y reporte sobre práctica de la ingeniería número 52, titulado

“Guía para el Diseño de Torres de Transmisión de Acero”, de

acuerdo a su última edición, a menos que se establezca a alguna

otra manera en este capítulo.

7.2 COMBINACIONES DE CARGA

7.2.1 Generalidades

Además de las combinaciones de carga listadas a continuación se

deberán considerar cargas que se produzcan durante el montaje y la

erección del apoyo, así como durante el tensado. Estas cargas

dependen tanto del tipo de soporte como el método de trabajo y no

pueden en general ser prescritas. Ver cláusula 3.5.

La carga del viento será aplicada en la dirección más peligrosa

desde el punto de vista del soporte.

Las cargas dadas serán multiplicadas por un factor de carga “g” de

acuerdo a la cláusula 3.7.

7.2.2 Soportes angulares tangentes y de marcha con juegos

de suspensión que incluyen juegos V.

7.2.2.1 Combinación de Carga 1. Caso de Carga Normal

A. Peso muerto

B. Carga del viento de acuerdo a la cláusula 3.3.

C. Temperatura mínima de acuerdo a la cláusula 3.4

7.2.2.2 Combinación de Carga 2. Caso de Carga de Conductor

Quebrado.

A. Peso muerto: El vano de peso de los conductores quebrados

puede ser reducido al 50%.



71/112

B. Carga del viento de acuerdo a la cláusula 3.3.: El vano de

viento de los conductores quebrados puede ser reducido al 50%.


D. Cargas horizontal en la dirección de la línea.

Alambre de protección: Carga horizontal = carga de tensión en el

alambre antes de quebrarse.

Conductor: Carga horizontal = 0,7 por carga de tensión en

conductor antes de quebrarse.

Líneas para un circuito único serán diseñadas para carga

horizontal en una sujeción de alambre de protección junto a las

cargas horizontales de todos los subconductores en una sujeción de

una fase.

Líneas para doble circuito serán diseñadas para carga horizontal

en una sujeción de alambre de protección junto a las cargas

horizontales de todos los subconductores en los puntos de sujeción

de dos fases.

Las pérdidas de fuerza tractiva en el alambre de protección y

conductores se supone que ocurren en el punto de sujeción más

desfavorable para cada parte del soporte. La influencia residual

de otros conductores no será tomada en cuenta.

7.2.3 Soporte de tensión o soporte angular con juegos de

tensión.


A. Peso muerto

B. Carga del viento de acuerdo a la cláusula 3.3

C. Temperatura mínima de acuerdo a la cláusula 3.4.


Quebrado.

A. Peso muerto: El vano de peso de los conductores quebrados

puede ser reducido al 50%.

B. Carga del viento de acuerdo a la cláusula 3.3.: El vano de

viento de los conductores quebrados puede ser reducido al 50%.


D. Cargas horizontal en la dirección de la línea: Alambre de

protección: Carga horizontal = carga de tensión en el alambre

antes de quebrarse.

Conductor: Carga horizontal = Carga de tensión en conductor antes

de quebrarse.

Líneas para un circuito único serán diseñadas para carga

horizontal en una sujeción de alambre de protección junto a las



72/112

cargas horizontales de todos los subconductores en una sujeción de

una fase.

Líneas para doble circuito serán diseñadas para carga horizontal

en una sujeción de alambre de protección junto a las cargas

horizontales de todos los subconductores a los puntos de sujeción

de dos fases.

Las pérdidas de fuerza tractiva en el alambre de protección y


desfavorable para cada parte de soporte. La influencia residual de

otros conductores no será tomada en cuenta.

7.2.3.3 Combinación de carga 3. Tensado

La consideración a esta combinación de carga será dada de acuerdo

a la cláusula 3.5, ya que el tensado puede ser de especial

importancia en este tipo de apoyo.

7.2.4 Soporte Terminal


A. Peso muerto

B. Carga del viento de acuerdo a la cláusula 3.3.


D. Carga por fuerzas tractivas desde todos los conductores, a

todos los conductores en un lado del soporte.


Quebrado

A. Peso muerto

B. Carga del viento de acuerdo a la cláusula 3.3


D. Carga por fuerzas tractivas desde todos los conductores, a

todos los conductores en un lado del soporte.

E. Pérdida de cargas horizontales en la dirección de las líneas.

La línea de un circuito único será diseñada para pérdida de un

alambre de protección conjuntamente con la pérdida de todos los

subconductores en la sujeción de una fase.

Líneas de doble circuito serán diseñadas para pérdida de un

alambre de protección conjuntamente con la pérdida de todos los

subconductores en los puntos de sujeción de dos fases.

Las pérdidas de fuerza tractiva en alambre de protección y


desfavorable para cada parte del soporte. La influencia residual

de otros conductores no será tomada en cuenta.



73/112

7.2.4.3 Combinación de carga 3. Tensado

La consideración a esta combinación de carga será dada de acuerdo

a la cláusula 3.5, ya que el tensado puede ser de especial

importancia en este tipo de apoyo.

7.3 REGLAS DE DISEÑO

7.3.1 Miembros y Retenidas

En miembros de acero el límite aparente de elasticidad es escogido

como la tensión máxima permisible con reducciones de acuerdo a la

publicación ASCE número 52, ver cláusula 6.1.

La carga máxima permisible en retenidas es 65% de la resistencia

de quiebre mínima especificada del cable. Las retenidas serán

también diseñadas para la corriente a tierra debido a fallas.

Miembros redundantes sin tensión calculada que soporta miembros de

la pata 0 que soportan otros miembros serán realizados para otra

causa de 1.7% de la carga real en el miembro de la pata o del otro

miembro respectivamente.

7.3.2 Grosor del Material Mínimo Aceptable

Tomando en consideración el riesgo de daño durante el transporte y

el montaje y de daño después de la erección, el grosor de material

para las construcciones de soporte deberá ser no menor que

aquellos dedos en la tabla 6.1

Las ficciones cerradas serán bien drenadas.

Tabla 6.1 Grosor Mínimo de los Miembros

Miembro Sección Abierta Sección Cerrada

Patas principales 6 mm 4 mm

Otros miembros 4 mm 3 mm

Miembros Redundantes 4 mm 3 mm

Escuadras de Refuerzo 5 mm o el grosor mínimo del

miembro conector.

Acero bajo la superficie del

terreno 6 mm 6 mm

7.3.3 Razones de delgadez máximas

La proporción entre el largo no soportado de un miembro y el radio

relevante de giro, L/r, no excederá:

Para miembros de compresión

- Patas principales y crucetas 120

- Otros miembros 200

- Miembros redundantes 250



74/112

Para miembros de solamente tensión 350

7.3.4 Acero bajo la superficie del terreno

Las siguientes indicaciones se refieren a acero en el enrejado,

etc., y no se aplica o no es válido para acero sumergido en

concreto.

El acero bajo la superficie del terreno será protegido de la

corrosión de acuerdo a lo especificado en el capítulo 7, y cuando

se use toma de tierra equilibrada de cobre de acuerdo al capítulo

8.

Al diseñar acero galvanizado bajo tierra en condiciones de terreno

severas el grosor calculado será incrementado con un mínimo de 2

mm como una seguridad contra la corrosión. Se dará a consideración

también cuando se diseñen uniones con perno, donde tanto el

diámetro del perno como el grosor del material ponen que han sido

corroídos. A medida que la corrosividad del terreno puede varias

grandemente dependiendo del tipo de tierra o de agua en el suelo,

lo anterior puede ser tomado únicamente como una guía.

7.3.5 Uniones unidas por perno

La carga máxima permisible será calculada de acuerdo ASCE No. 52

ver cláusula 6.1

Las uniones con pernos podrán tener solamente un perno.

Los pernos para fuerzas tangenciales normalmente no tendrán rosca

en aquella parte del eje que corresponda al hoyo de la tuerca. La

rosca termina bajo la arandela o en alguna otra forma fuera del

material tensionado. Es aceptado que la rosca termine hasta 5 mm

dentro del material, pero no más de un tercio del grosor del

material. En este caso el área transversal bruta de la tuerca

podrá ser usada, en otros casos el área desde la raíz de la rosca

será aplicada.

El perno será de tal longitud que la tuerca después de haber sido

ajustada tenga un largo por fuera del perno que sea tres veces el

paso de la rosca del tornillo. El tornillo tendrá una arandela

plana y una de presión en el lado de la tuerca.

El ajuste será realizado con un torque tal que posibles

acumulaciones de cinc o rayones sean nivelados y la unión sea

cerrada.

Se recomienda asegurar la tuerca por medio de dos golpes en la

rosca con un cincel o troquel o de alguna otra manera de

asegurarse.

Los perfiles de las roscas serán aquellos de acuerdo al estándar

ISO o ASTM. Las dimensiones del tornillo preferidas son las m12,

m16, m20 y m24.



75/112

La distancia mínima del centro del hueco de la tuerca a un extremo

es 1,5 veces el diámetro de la tuerca. La distancia mínima entre

huecos para uniones con varios tornillos es tres veces el diámetro

del tornillo. Las distancias escogidas serán consideradas al

calcular la tensión del cojinete.

El diámetro del hueco de la tuerca no será mayor que el diámetro

de la tuerca más 1,5 milímetros.

7.3.6 Postes

7.3.6.1 Postes de acero

Los postes de acero serán diseñados y fabricados de acuerdo con

los manuales y reportes ASCE en práctica de ingeniería número 72,

diseño de estructuras de soporte de transmisión en acero, última

edición a menos que se establezca a alguna otra manera en este

capítulo.

Los postes de acero serán calculados con un programa de

computadora que considere los efectos de desplazamientos largos y

la variación en la dureza de las secciones transversales a lo

largo del poste.

El diseño incluirá instrucciones para el transporte y erección del

mismo.

7.3.6.2 Postes de concreto

Un soporte de concreto puede tener reforzamiento no tensado o

reforzamiento pretensazo. Las ventajas con el concreto pretensazo

son la resistencia a la corrosión, la mayor fuerza y peso más

liviano que los de concreto reforzado no tensado.

Los cálculos considerados en los efectos de desplazamiento largo y

la variación en la dureza de la sección transversal a lo largo del

poste. La fuerza máxima de una sección transversal será calculada

de acuerdo a la publicación ATI 318, requerimientos del código de

construcción para concreto reforzado.

Postes pretensazos no se desquebrajan para carga bajo transporte

erección y de acuerdo a las combinaciones de carga 1 y 3 en la

cláusula 6.2 pero con todos los factores de carga G = 1.0, por

ejemplo cargas de trabajo. El momento de resquebrajamiento es

cuando el esfuerzo de tracción en el extremo fibra del concreto

alcanza su módulo de ruptura.

Para postes de concreto pretensazo las reglas serán seguidas en la

guía para el diseño de postes de concreto pretensazo preparados

por el comité PSI sobre postes de concreto pretensados.

El diseño incluirá instrucciones para el transporte y la erección.

Los puntos de sujeción recomendados son dados en la figura 6.1.



76/112

7.3.6.3 Postes de madera

Los postes de madera serán diseñados de acuerdo a ANSI 0, 51,

postes de madera – especificaciones y dimensiones.

La carga máxima permisible será calculada con la tensión de fibra

y el módulo de elasticidad de acuerdo a ANSI, multiplicado por

0,7.

7.4 MATERIAL Y FABRICACIÓN

7.4.1 Generalidades

Las reglas generales para la fabricación, garantía de la calidad y

control de la misma son dadas en ASCE No. 52 referente a torres de

celosías.

7.4.2 Material en miembros de acero

El acero para los soportes y los pernos cumplirá con los

requerimientos en los estándares ASTN. Los requerimientos

generales son dados en ASTM A6.

Con la finalidad de reducir el riesgo de confusiones de material,

solamente dos clases de perno son normalmente utilizadas.

Categorías de clases apropiadas son un acero de baja tensión con

un límite aparente de elasticidad de cerca de los 250 N-mm² y un

acero de alta tensión con un límite de acerca de 345 N-mm².

La calidad del acero para cada categoría de resistencia es

escogida de tal manera que se evite el riesgo de fractura

quebradiza, por ejemplo, el acero tendrá una buena resistencia a

los impactos. Si el acero ha de ser soldado, esto deberá ser

tomado en consideración al escoger su calidad.

La resistencia a la tracción máxima en las tuercas y los tornillos

será de 500 – 700 N- mm² el mismo grado de resistencia será usado

para todas las tuercas y tornillos en una línea de transmisión. La

tuerca tendrá la misma resistencia que el tornillo. Tuercas

especiales como tuercas de gancho o tuercas de ancla, las cuales

no pueden ser confundidas con otros tornillos pueden tener una

resistencia diferente.

La resistencia, máxima en alambre de retenida será de un mínimo de

600 N/ mm².

7.4.3 Fabricación de miembros de acero

Las partes estructurales serán bien alineadas antes de ser

ajustadas. Durante este ajuste, las partes no deberán ser forzadas

a su posición en una manera tal que ocurra deformación o tensión

inaceptable.

El alineamiento será llevado a cabo a una temperatura mayor a los

18°C si el grosor del material, en lo que se refiere al acero

plano y de placa, no excede 20 mm.



77/112

Acero plano y de placa con un grosor del material que sea el valor

antes establecido, así como acero de sección (sin importar su

dimensión) será alineado al rojo vivo.

El doblado, prensado u operaciones similares en el estado frío es

permitido únicamente si las pruebas han demostrado que el material

puede soportar el trabajo en frío sin que ocurran

resquebrajamiento o tensiones peligrosas las cuales en

colaboración con subsecuente galvanización puede producir la

formación intergranular de resquebrajaduras.

El corte y troquelado no será llevado a cabo a una temperatura del

acero menor a +5°C.

Dibujo en frío con la finalidad de alargar el material no deberá

ser aplicado.

El tratamiento por calor no es permitido a menos que sea

particularmente especificado y acordado en cada caso individual.

Las partes componentes de la construcción de acero que no están

ampliamente dimensionadas, serán ajustadas con la ayuda de

patrones cuidadosamente diseñados.

Para verificar que las partes componentes en una torre tienen un

ajuste apropiado y son fáciles de ensamblar, una torre completa

será fabricada y galvanizada para montaje en taller. El comprador

será invitado en ensamblaje en taller.

7.4.4 Uniones Atornilladas

Para uniones atornilladas, ver también la cláusula 6.35. Todos los

huecos para tuercas serán taladrados cuando el grosor del material

exceda 13 mm. Cuando el grosor del material sea menor o igual a 13

mm, los huecos podrán ser troquelados si el diámetro que exceda el

grosor del material es permitido.

Si es mostrado que el troquelar huecos no produce quebraduras o

hace quebradizo el material, el troquelado en material más grueso

que 13 mm puede ser permitido hasta un diámetro por lo menos 3 mm

menos que el diámetro nominal y luego deberán ser hechos con

taladro hasta su diámetro normal.

Los huecos en las arandelas espaciadoras pueden ser siempre

troquelados.

Huecos erróneamente taladrados no podrán, ni total ni

parcialmente, ser rellenados con soldadura.

Para estructuras de acero galvanizado es importante que las varias

partes tengan un buen ajuste, ya que la galvanización será dañada

si son necesarios trabajos especiales en el lugar de erección

antes de ser ajustados.

La entrega incluirá 5% extra de tuercas, tornillos y arandelas.



78/112

7.4.5 El soldado

Podrá ocurrir únicamente donde haya sido especificado

particularmente en los planos y será llevado a cabo por soldadores

con competencia comprobada. El método usado, a menos que sea

especificado de alguna otra forma, será el método por arco manual

con electrodos revestidos.

Las protuberancias y resquebrajaduras que son puntos de ataque

para la corrosión y que pueden constituirse en “bolsillos ácidos”

con el galvanizado por inmersión en caliente, deberán ser sellados

con soldadura.

7.4.6 Galvanización por inmersión en caliente

La galvanización por inmersión en caliente se realizará de acuerdo

con el estándar ASTM A 123 y A 153. El estándar ASTM a 143 provee

los lineamientos generales para evitar la fragilización del

material.

El peso del revestimiento de cinc tendrá en promedio 610 gramos

por metro cuadrado y un mínimo de 550 por metro cuadrado para

acero y un promedio de 381 g/m² y un mínimo de 305 g/ m² para

tornillos, tuercas y arandelas.

Las construcciones galvanizadas por inmersión en caliente tendrán

un revestimiento continuo y adhesivo, tan parejo como la forma y

las propiedades lo permitan. Las superficies de contacto estarán

libres de impurezas de flujo y acumulaciones de cinc duro o de

cinc. Después de la galvanización la construcción será limpiada

para permitir su manejo sin el riesgo de lesión en la mano.

Los compartimientos cerrados serán provistos de huecos de

ventilación en virtud del riesgo de explosión durante el

calentamiento en el tanque del cinc.

Para dar espacio a la capa de cinc, la rosca de las tuercas se

hará de un tamaño mayor sobredimensionado. Después de la

aprobación del comprador este podrá ser cambiado a un tornillo de

tamaño más pequeño. La tuerca sobredimensionada o el tornillo

subdimensionado respectivamente serán claramente marcados para

evitar confusión.

Por medio de la pintura con pintura rica en cinc la protección

contra corrosión puede ser mejorada para material no galvanizado,

previamente galvanizado o construcciones galvanizadas o partes

construccionales con daño a la capa de cinc.

El principio de esta protección es el mismo que para la

galvanización del acero, o sea, una protección contra la corrosión

catódica es obtenida.

La pintura debe tener una alto contenido de cinc, cerca del 95%

calculado para la pintura seca, con la finalidad de que el

contacto eléctrico sea obtenido entre partículas adyacentes de

cinc, la capa de cinc y la superficie de acero.



79/112

El pintado con pintura rica en cinc requiere protección cuidadosa

con superficies apropiadamente secas y limpias.

La pintura rica en cinc no será aplicada a superficies que puedan

ser sujetas a abrasión.

7.4.7 Equipo de soporte

Cada soporte será ajustado con símbolos de tipos diferentes con la

información acerca del dueño de la línea, el código de la línea,

el número de soporte, el tipo de soporte, el peligro, el escalado

seguro y los cruces.

La placa básica en todos los soportes será una placa de acero

grueso de 350 x 220 mm de 2 mm de grosor colocada 3 metros por

encima de la superficie. La placa tendrá letras negras en un fondo

amarillo. El texto de la placa incluirá lo siguiente.

- Dueño de la línea (ICE Costa Rica)

- Voltaje

- Código de la línea o nombre

- Tipo de soporte

- Número de soporte

Para advertirle al público en general, una placa con la palabra

PELIGRO y el voltaje será instalada en los lugares más

frecuentemente visitados por la gente. La placa será de por lo

menos 200 x 200 mm y será colocada a 1,5 metros sobre la

superficie. La placa tendrá letras negras con fondo amarillo.

Si la distancia de seguridad a las partes vivas durante el

escalado es muy pequeño, entonces un rótulo de advertencia será

colocado en dicho punto.

Para fines de patrullaje aéreo, cada quinto soporte será provisto

con una placa con número de soporte que sea perfectamente visible

desde un aeroplano. En los puntos de cruce, una placa con el

código de línea será colocada que sea igualmente visible desde un

aeroplano. Estas placas serán de 200 mm de alto con letras de 160

mm de alto en un fondo amarillo. En los cruces o en otros

obstáculos, señales de advertencia de acuerdo al manual de

mantenimiento cláusula 4, 7 serán colocadas.

Excepto por la señal de peligro las placas serán colocadas de tal

manera que sean legibles en la dirección de la línea hacia el

soporte más alto en número y colocadas en la pata principal

izquierda. Para líneas de circuito doble con diferentes códigos de

línea y números de soporte habrá placas separadas tanto en la pata

principal izquierda como la derecha.

Pernos de grada o escalera y de ser especificado, un dispositivo

antiescalamiento 3 metros por encima de la superficie serán



80/112

instalados en cada soporte. El dispositivo antiescalamiento

consistirá de 3 vueltas de alambre de púa alrededor de la base del

soporte.

De ser especificado el vano entre dos soportes será instalado con

dispositivos de advertencia para los aeroplanos. Estos

dispositivos serán rojos con un diámetro de 0,5 m y colocados cada

130 metros desde el soporte.

7.5 POSTES

Ver los documentos referidos en la cláusula 6.3.6.

Los postes de madera serán tratados a presión a todo lo largo por

medio de un proceso de célula – vacía de acuerdo con AWPA C4. Los

postes estarán limpios y secos después del tratamiento. Los postes

húmedos que aún gotean serán rechazados. Los siguientes estándares

de la asociación de conservacionistas de la madera (AWPA) se

aplicarán a esta situación.

C4 Postes. Tratamientos preservativos por medio de procesos

de presión.

M1 Estándar para la compra de productos de madera tratada.

M2 Estándar para la inspección de productos de madera

tratados

P1-P13 Estándar para creosota de brea de carbón para la tierra

y agua fresca y marina (uso de agua costera).

P8 Estándares para preservativos provenientes de aceite.

P9 Estándares para solventes y fórmulas para sistemas

preservantes orgánicos.

7.5.1 Pruebas a los soportes

Cada tipo de torre de celosía y de soporte de concreto será

generalmente probado antes de la aprobación final a su diseño y a

planos.

Una excepción a esta regla puede ser permitida después de la

aprobación por el comprador.

Prueba de carga de los soportes y de otras estructuras serán

ejecutadas de acuerdo a la publicación 652 del IES, Pruebas de

Carga de Torres para Líneas Aéreas.



81/112

Figura 6.1 Manejo de postes de concreto. Longitud del poste 18-31

metros.

MANUAL DE DISEÑO INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD

Versión Final 22 de Marzo de 1993

6 – {SIDA ¦ 1} (15)

6-8 m

F

Dos grúas

LEVANTAMIENTO

2 m 2 m

F F

ALMACENAMIENTO

Una grúa

3 m 5-8 m 3 m 5-9 m 5-8 m

Arrastrando en

suelo sin piedra

TRANSPORTE EN TERRENO

2 m

F

Rueda en la base

Suspendido en la grúa 2 m

F

2 m

F

2 m 6 m

F

L/4

F

ERECCION CON UNA GRUA O UNA GRUA ARTICULADA



82/112

8 FUNDACIONES REGLAS DE DISEÑO

8.1 GENERALIDADES

En los reportes y manuales ASCE sobre Práctica de la Ingeniería

No. 52: Guía para el Diseño de Torres de Transmisión de Acero y

ASCE No. 72: Diseño de Estructuras de Postes de Transmisión de

Acero, algunas reglas generales son dadas sobre el diseño y las

pruebas de fundaciones.

8.2 TIPOS DE FUNDACIONES

8.2.1 Generalidades

Las fundaciones pueden generalmente ser divididas en los

siguientes grupos:

- Enrejado de acero

- Atenuador y chimenea

- Fundación sobre pilotes

- Ancla de roca

- Ancla de retenida

- Fundación de poste

8.2.2 Enrejado de acero

Las ventajas del enrejado de acero son que pueden ser producido en

masa y ser montado en el campo.

Las fuerzas tangenciales del sistema de sujetamiento por encima

del suelo son transferidas a tensión excéntrica bajo el enrejado y

también el riesgo de deslizamiento tiene que ser considerado.

El enrejado de acero es permitido a una presión del suelo máxima

permisible equivalente ó mayor que 150 kPa. Para presiones del

suelo entre 100 y 150 KPA, el enrejado será empotrado en concreto.

Las torres de tensión con ángulos de línea mayores a 10 grados

tendrán siempre fundaciones de enrejado para cargas de

levantamiento sumergidas en concreto.

8.2.3 Atenuador y Chimenea

La conexión de la torre a las fundaciones de concreto se realizará

por medio de un trozo angular de acero. El trozo angular no será

menor que el miembro de la pata de la torre al cual se conecta y

será galvanizado por inmersión en caliente a todo lo largo.

El anclaje del trozo angular será provisto con abrazaderas

atornilladas al trozo para proveer una unión adecuada con el

concreto.



83/112

La chimenea terminará 300 mm por encima del nivel del suelo y será

reforzada para cargas máximas de levantamiento y tangenciales.

Este tipo es recomendado para una presión de suelo máxima

permisible menor a 100 KPA.

8.2.4 Fundación sobre pilotes

Una fundación sobre pilotes consiste de una placa y una chimenea

de concreto reforzado soportados por pilotes, los que normalmente

son del tipo de concreto prefabricado reforzado.

Los pilotes podrían ser pilotes flotantes o del tipo de soporte

terminal.

Los pilotes están empotrados no menos que 100 mm en la placa de

concreto.

Los pilotes de tensión estarán anclados firmemente en la placa.

8.2.5 Ancla de roca

El ancla de roca consiste de barras deformadas firmemente asidas a

la roca y con una chimenea con un trozo angular de acero por

encima del suelo.

8.2.6 Ancla de retenida

El ancla de retenida habrá de resistir la carga de halado en la

dirección de la retenida. El ancla de retenida puede ser una barra

de anclaje teniendo en un extremo un enrejado de acero o una placa

de concreto.

8.2.7 Fundación de poste

Las cargas principales en una fundación en estructuras de postes

son momento de vuelco, fuerza tangencial lateral y fuerza de

reacción vertical. Cuando las deflexiones sean de gran

importancia, la fundación deberá ser diseñada de acuerdo con la

interacción simultánea del poste y la fundación.

Lo más común es el empotramiento directo con un relleno de tierra

compactada o concreto. Para cargas verticales grandes una placa

final podría ser necesaria.

8.3 INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS

En cada sitio donde se planee la instalación de una torre, las

investigaciones geotécnicas necesarias serán realizadas para

determinar la capacidad de soporte y la densidad de masa del

suelo, así como la posible aparición de agua freática y su máximo

nivel. Si el tipo de suelo reposa sobre una base de roca sólida a

una profundidad razonable, esta profundidad será también

determinada.



84/112

8.4 MATERIAL

8.4.1 Concreto y reforzamiento

El material será escogido en función de las condiciones válidas a

lo largo de la línea.

El concreto será hecho de cemento Pórtland de acuerdo a ASTM C150,

Clase Tipo I ó III. La resistencia de cilindro será de al menos 21

MPA.

El reforzamiento consistirá de barras deformadas de acuerdo a ASTM

A 615 y A 616 con grado 40 ó 60.

A menos que sea especificado de alguna otra manera, el diseño y la

ejecución del concreto y el reforzamiento así como el

abastecimiento y prueba del cemento y otros materiales para el

concreto deberán cumplir con ACI 318: Requerimientos del Código de

Construcción con Concreto Reforzado.

8.4.2 Acero en enrejado

Las fundaciones de acero que no estén completamente empotradas en

el concreto serán protegidas efectivamente contra el ataque de la

corrosión.

La corrosión en el suelo es, en general, mayor que en el aire y

las condiciones de corrosión son considerablemente más

complicadas. La elección de la protección contra la corrosión

deberá por lo tanto, de ser posible, ser precedida de una

investigación para determinar las propiedades del suelo.

Una construcción de acero enterrada en el suelo se herrumbra a

diferentes grados dependiendo de las propiedades carácter del

suelo. En arena o grava bien drenada, o en tierra con movimiento

insignificante de agua freática, la corrosión será mínima. La

corrosión aumenta a medida que aumenta el contenido de humedad en

el suelo y con el aumento en el movimiento de agua freática. La

corrosión también aumenta a medida que la conductividad del suelo

aumenta. Un mayor contenido de sales disueltas aumenta la

conductividad y, por lo tanto, la corrosión. La corrosión también

aumenta a medida que la acidez del suelo aumenta.

En general, si no es especificado de otra manera, la galvanización

por inmersión en caliente será pintada con pintura de brea

(Bituminosa) hasta un nivel de 150 mm por encima de la superficie

del suelo. El grosor de la pintura será de al menos 1 mm. La

pintura no cubrirá las superficies de contacto entre las barras ni

entre estas y los sujetadores de puesta a tierra.

Ver también la cláusula 7.3.4.

En condiciones severas del suelo, un alambre de control será

montado (ver cláusula 5.4 en el Manual de Mantenimiento) de no ser

especificado de otra manera.



85/112

8.5 COMBINACIONES DE CARGA

Las fuerzas sobre la fundación son calculadas para las mismas

combinaciones de carga que para las torres y postes, ver cláusula

6.2, pero con un factor de carga mayor de acuerdo a la cláusula

3.7.

Las fuerzas sobre la fundación serán iguales o menores que las

cargas máximas calculadas de acuerdo a las cláusulas 7.6 y 7.7.

8.6 TENSIÓN MÁXIMA PERMISIBLE

8.6.1 Concreto y reforzamiento

La carga máxima permisible será calculada de acuerdo a la cláusula

ACI 318. En ese estándar, la resistencia de cilindro del concreto

y el límite aparente de elasticidad del reforzamiento son los

valores de referencia básicos.

8.6.2 Acero en el enrejado y en los tornillos de ancla.

La carga máxima permisible para el acero en tornillos de enrejado

y de anclaje será calculada de acuerdo a la cláusula 6.3.

8.6.3 Suelo

Tanto como sea posible en cada caso individual, la tensión máxima

permisible deberá ser corroborada por medio de pruebas.

Para condiciones de suelo normales, una presión del suelo máxima

permisible de 150 KPA puede ser usada.

Normalmente no es necesario considerar el asentamiento en

fundaciones en suelos de tipo de fricción. Para fundaciones en

suelos de tipo cohesivo, suelo ligeramente compactado, y en

material de relleno, el riesgo de niveles de asentamiento

peligroso será siempre considerado.

Lo que se ha dicho sobre el asentamiento, se aplica en particular

a fundaciones de torres las cuales tendrán que soportar

principalmente cargas unilaterales en forma prolongada; tales como

soportes terminales y angulares, y para fundaciones de torres

estáticamente indeterminadas con bases separadas para cada una de

las cuatro patas principales. Estas torres son particularmente

sensitivas a los movimientos disparejos de las fundaciones.

8.7 ESTABILIDAD DE LA FUNDACIÓN

8.7.1 Cargas de Levantamiento

La carga de levantamiento será siempre igual a o menor que la

fuerza de anclaje máxima.

Si la fuerza de anclaje máxima se determina mediante pruebas, las

condiciones de la prueba no serán más favorables que las

condiciones reales.



86/112

8.7.2 Fundación de suelo

La fuerza de anclaje máxima puede ser calculada como el peso de

una pirámide truncada invertida de tierra con un área inferior

igual a la base de la fundación y cuyos lados tendrán un ángulo

que dependerá del tipo de suelo. La fuerza podrá ser calculada o

determinada mediante pruebas.

Si aguas freáticas están presentes, esto deberá ser tomado en

consideración y la densidad de masa deberá ser reducida a la

densidad sumergida.

La densidad de masa del suelo no se asumirá que sea mayor que lo

que se pueda juzgar que lo que corresponde a la realidad en cada

caso individual.

Para condiciones de suelo normales la densidad es de 1500 kg/m³

sobre la capa de agua freática y de 800 kg/m³ por debajo de la

misma. El ángulo de tronco (frustum) máximo es de 20°.

8.7.3 Fundación de roca

Las fundaciones de roca serán ancladas de tal manera que los

tornillos de anclaje no se deslicen y que la base de la roca no

sea dañada por las tensiones para las cuales la fundación es

diseñada.

Las investigaciones que sean necesarias serán realizadas para

determinar la densidad de masa de la roca, su grado de

agrietamiento y su capa de agua freática.

La influencia del agrietamiento en el contrapeso de la roca será

tomado en consideración reduciendo el ángulo de tronco (frustum)

de 45° a 30° normalmente.

Las pruebas de carga necesarias serán realizadas para confirmar la

carga máxima calculada teóricamente para anclajes en los

diferentes tipos de roca.

8.7.4 Momento de vuelco

El momento de vuelco será igual o menor que el momento de

estabilidad máximo calculado de acuerdo un programa de computadora

EPRI o la teoría desarrollada por J. Brinch Hansen.

En suelo no compacto puede ser necesario aumentar el diámetro en

el suelo por medio de grava compactada o concreto.

8.8 EXCAVACIÓN

Cuando se excava para fundaciones la capa de suelo bajo la

fundación no deberá ser alojada. Donde este aflojamiento del suelo

no pueda ser evitado, entonces será completamente compactado antes

de que los trabajos de concreto ocurran. El aflojamiento de las

capas del suelo alrededor de la fundación deberá también ser

evitado lo más posible.



87/112

El suelo de relleno no recupera inmediatamente sus propiedades de

resistencia originales aun cuando es completamente compactado. Si

la fundación se espera que esté expuesta a grandes cargas de

levantamiento o de vuelco antes del que el relleno inferior haya

tenido el tiempo para consolidarse, se deberá tomar en

consideración esta situación al diseñar la fundación.

En tipos de suelo no compactos con bajos pesos volumétricos, el

material de relleno puede ser reemplazado por tierra con un peso

volumétrico mayor.

MANUAL DE DISEÑO INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD

Versión Final 22 de Marzo de 1993

7 – {SIDA ¦ 1} (8)



88/112

9 ATERRIZAJE FUNCIONAL Y DE PROTECCIÓN

9.1 GENERALIDADES

El aterrizaje de la línea se compone tanto del “aterrizaje

funcional” para obtener seguridad aceptable contra la rayería por

medio de la desviación de las corrientes que se producen, y del

“aterrizaje de protección” contra sobrevoltajes.

En general, el sistema de aterrizaje deberá cumplir los siguientes

requisitos:

- Guía 80 IEEE, Guía para la seguridad en aterrizaje de

subestaciones. Instituto de Ingenieros Eléctricos y

Electrónicos, Nueva Cork, 1976.

- Proyecto EPRI 1491-1, Octubre 1982: Aterrizaje de líneas de

transmisión, volúmenes 1 y 2.

Los techos de casas, cercas, puertas u otros objetos metálicos en

las propiedades cercanas a la línea de transmisión deben

aterrizarse de acuerdo al criterio del I.C.E.

9.2 DIMENSIONES Y CONFIGURACIÓN GENERAL DE LOS

CONDUCTORES A TIERRA

9.2.1 Dimensiones

El área de los conductores de tierra subterráneos se escoge de

acuerdo a la magnitud de la corriente de falla a tierra. Como se

mencionó en el capítulo 5, el cálculo de la corriente de falla a

tierra es de 25 kA, con una duración de 1 segundo.

Debido a que el riesgo de corrosión es alto, los conductores a

tierra para el “aterrizaje funcional” consisten de varillas y

cables de cobre o revestidos de cobre. Para “aterrizaje de

protección” se deben utilizar cables de acero.

Los conductores revestidos de cobre deben cumplir los requisitos

de la norma ASTM B 227 Y B 228, grado 40 HS (alta resistencia).

Los cables para conectar las torres a las varillas de aterrizaje,

electrodos de tierra o contra-antenas continuas, deben tener un

área mínima de 50 mm² tanto como conductores de cobre como en los

conductores revestidos en cobre. Los electrodos de tierra o

contra-antena continua deben tener un área mínima de 35 mm².

Los conductores de acero deben tener un área mínima de 50 mm² y

cumplir los requisitos de la norma ASTM A 475, grado HS, clase B.

Las varillas de puesta a tierra están compuestas de un núcleo de

acero de alta resistencia con una capa exterior de cobre puro,

sujeta fuertemente al núcleo y con rosca externa en ambos

extremos. La capa de cobre debe tener un espesor mínimo de 0,3 mm.

Las varillas de puesta a tierra deben tener un diámetro de 16 mm y

un largo de 3,0 metros.



89/112

Las conexiones subterráneas pueden ser atornilladas. Se pueden

utilizar grapas de presión y conexiones soldadas. Todas las

conexiones, grapas y descargadores de chispa (spark gap), deben

diseñarse de tal manera que soporten térmica y mecánicamente la

corriente antes mencionada.

9.2.2 Conexión de los conductores de tierra a las torres

El conductor a tierra se conecta a la pata de la torre por medio

de un conductor vertical. Para compensar el posterior estiramiento

del conductor vertical, debido al asentamiento del relleno de la

fundación, el conductor puede colocarse directamente bajo la

superficie de la tierra y dando una vuelta pronunciada alrededor

de cualquier esquina de la construcción.

Si las torres tienen fundaciones de concreto o acero, el conductor

de cobre se conecta directamente a la torre. Dichas fundaciones

pueden pintarse con bitumen frío. La conexión puede ser colocada

0,2 metros bajo el nivel del suelo.

Si no existe este tipo de fundación el conductor de cobre se

conecta a la torre por medio de un descargador de chispa, de esta

forma se protegen las partes de acero contra la corrosión debida a

las corrientes galvánicas. El descargador de chispa debe estar

colocado sobre el nivel del suelo, de manera que esté accesible al

mantenimiento.

El conductor de acero para el “aterrizaje de protección” se

conecta directamente a la torre a 0,2 metros bajo el nivel del

suelo.

Cuando un conductor de cobre se conecta a la torre por medio de un

descargador de chispa, el conductor debe aislarse con un tubo

plástico (PVC). El descargador de chispa no debe ser de más de 2

mm (tolerancias +0, -1). El tubo plástico debe aislar al conductor

de aterrizaje de la pata de la torre, desde el punto de conexión,

hasta un punto que esté aproximadamente a 0,5 metros de la pata de

chispa se muestra en la figura 8.2

Conductores de cobre no aislados que se coloquen subterráneamente

no deben situarse a menos de un radio de 0,5 metros de las partes

de acero de la torre o de las fundaciones de acero. Si los

conductores de cobre o revestidos en cobre se cruzan con

conductores de acero enterrados (por ejemplo, anillos

protectores), el aislamiento debe extenderse para llegar por lo

menos a 0,5 metros más allá del punto de cruce.

9.2.3 Profundidad de los conductores a tierra enterrados

Los conductores a tierra para el “aterrizaje funcional” deben

enterrarse a una profundidad de al menos 0,5 metros, y en tierra

agrícola, a una profundidad de al menos 0,8 metros. Los

conductores de los anillos a tierra para el nivelamiento del

potencial a tierra deben enterrarse a una profundidad de 0,2 – 0,3



90/112

metros con un máximo de 0,5 m. En terrenos difíciles el conductor

debe enterrarse tan profundamente como sea posible.

Se debe evitar el colocar conductores de cobre o recubiertos con

cobre sobre la superficie de placas de roca. De no ser posible, el

conductor debe ocultarse en una zanja que tenga una profundidad de

80 mm y debe cubrirse con concreto.

9.2.4 Cruces

9.2.4.1 Tuberías de agua

Los conductores a tierra pueden cruzar tuberías metálicas de agua

potable o de aguas negras.

Las contra-antenas no deben cruzar tubos metálicos de agua potable

o aguas negras pequeños. Para posibilitar el cruce, una sección de

la tubería debe ser reemplazada por tubo plástico.

9.2.4.2 Cables eléctricos y electrodos a tierra

Los conductores a tierra pueden cruzar cables de potencia de 10 kV

o voltaje superiores.

Los conductores a tierra no deben cruzarse con cables de

telecomunicaciones o cables para voltajes inferiores a 10 kV sin

una investigación especial y aprobación del I.C.E.

Los conductores a tierra deben colocarse a 0,5 metros por debajo

de los cables que se cruzan a lo largo de un tramo de

aproximadamente 5 metros de cada lado del cruce.

La distancia de los conductores de tierra a los electrodos de

tierra para redes de bajo voltaje no debe ser menor a 100 m, y la

distancia a cables de telecomunicaciones no debe ser menor a 50 m.

Si son necesarias distancias más cortas en casos especiales, se

deben realizar investigaciones que deben aprobarse por el I.C.E.

Como se menciona en el Capítulo 2, cláusula 2.4.3, la distancia

entre los sistemas a tierra de las torres de dos líneas de alto

voltaje debe ser de al menos 50 metros. Si es necesario disminuir

esta distancia, debe realizarse un estudio detallado en cada caso.



91/112

10 SERVIDUMBRE

10.1 OBJETIVO

Área necesaria para la construcción, operación y mantenimiento de

la línea de transmisión con todos los requisitos de seguridad

propia y de terceros.

10.2 ANCHO DE LA SERVIDUMBRE

El ancho de la servidumbre debe establecerse para cada tramo

(estructuras comprendidas entre dos torres de remate) de acuerdo

con las condiciones geográficas y metereológicas de cada zona por

donde pasa una determinada línea de transmisión.

Para este efecto debe considerarse la máxima velocidad de viento

que es posible que se dé en la región, así como la tensión

correspondiente del conductor, el tamaño de los vanos y el voltaje

de la línea.

El ancho de la servidumbre debe establecerse mediante el empleo de

la siguiente ecuación:

(10.1)

donde:

L : ancho de la servidumbre.

b : distancia horizontal entre el eje del soporte al punto

de fijación del conductor más alejado del eje.

d : desplazamiento máximo del conductor.

D : distancia horizontal mínima de un objeto al conductor.

Para el cálculo de la proyección horizontal del conductor (d) se

debe emplear la siguiente ecuación:

(10.2)

donde:

la : longitud de la cadena de aisladores

f : flecha del conductor calculada a una temperatura

ambiente de 25°C y para un vano igual al mayor de los

vanos que componen el tramo

θ : ángulo de oscilación de la cadena de aisladores.



92/112

L

d D

Figura 2. Ancho de servidumbre para líneas compactas de 1

circuito.



93/112

La ecuación (1) se puede adaptar a tres tipos de terreno:

a) Terreno plano donde “D” debe tomarse de los valores indicados

en la tabla IV-2 y el valor “d” debe ser calculado de acuerdo

con la ecuación No. 2.

b) Terrenos ondulados donde D = 0.

c) Terreno quebrado donde D = 0 y d = 0.

10.3 CORREDOR

Al ancho de la servidumbre (área marcada con “3” en la figura 3)

calculado de la ecuación (10.1) debe agregársele una longitud

adicional “l” (áreas marcadas con”1” y “2” en la figura 3). El

área formada por “l” y la longitud de la línea de transmisión se

denomina “corredor”. El corredor tiene como objetivo evitar que

árboles que crezcan a los lados de la línea puedan caer sobre los

cables. Por esta razón la única restricción que se establece en

esta área es la limitación al tamaño de los árboles. Su ancho

varía con la forma del terreno y la altura máxima que se puede

esperar que crezcan los árboles en la región (ver figura 3).

El ancho del corredor se calcula mediante el empleo de la

siguiente ecuación:

(10.3)

donde:

l : ancho del corredor (m)

h : altura del árbol (m)

A : distancia vertical del conductor al suelo (m²)

b : separación horizontal entre fases (m)

L : ancho de la servidumbre (m)

β : ángulo de inclinación del terreno. Medido en el sentido

de las agujas del reloj.



94/112

b

l1

L/2

L/2

l2

A1

h1

h2A2

B

L

b

l1

l2

1

3

2

O1 O2

Figura 10.3. Definición del corredor



95/112

10.4 CAMPO ELECTRO – MAGNETICO

Los campos eléctricos y magnéticos de una línea de transmisión de

230 kV o menos se deben limitar de la siguiente manera:

10.4.1 Campo eléctrico

a) En el borde de la servidumbre (a 1,4 m del suelo): menos de

2,4 kV/m.

b) Dentro de la servidumbre, en cualquier punto (a 1,4 m del

suelo): menos de 8,0 kV/m.

10.4.2 Campo magnético

Valores máximos en el borde de la servidumbre:

a) Bajo condiciones normales de carga (a 1,4 m del suelo): 150 mG.

b) Bajo condiciones anormales de operación (causadas por fallas o por mantenimiento): no hay limitaciones.

c) Para picos de carga (máximo de 500 MW por un tiempo menor a 20 h al año): 529 mG.

10.5 CALCULO DE LA SERVIDUMBRE PARA LINEAS PARALELAS

En el caso de “n” líneas paralelas (figura 5) el ancho de la

servidumbre se determina de la siguiente ecuación:

(10.4)

donde:

Σdsi : suma de las distancias “ds” (figura 4) entre los centros

de las estructuras de las líneas paralelas.

d1, b1, D1, dn, bn, Dn : distancia b, d, y D de la ecuación (1)

tomadas para la primera y la última

línea.



96/112

(DH < DV)

DV

DO

DH

Línea de aprox. entre

los conductores 1 y 2

Conductor 2

Conductor 1

(DH < DV)

DVDO

DH

Línea de aprox. entre

los conductores 3 y 4

Conductor 3

Conductor 4

Figura 4. Cálculo de la distancia ds1 para líneas paralelas



97/112

D1

d1

b1

dsi

bn

dn

Dn

L

Figura 5. Definición del ancho de la servidumbre en líneas

paralelas



98/112

10.6 USO DE LA SERVIDUMBRE

El uso de la servidumbre para fines particulares se limita en los

siguientes casos:

a) Edificios, casas, bodegas y obras similares.

No se permitirá este tipo de construcciones en la servidumbre

de la línea.

b) Construcciones de calles paralelas y transversales.

En las calles paralelas dentro de la servidumbre se deberá

construir un bulevar en cuya jardinera central se ubicarán

las estructuras de soporte de la línea. El ancho de esta

jardinera debe ser suficiente para proteger las torres y será

determinado por el ICE para cada caso particular. El ICE

indicará cuando se requieran construir protecciones

adicionales los planos de las cuales deberán ser aprobados

por la Institución.

En las calles transversales deberá existir una distancia

mínima de 5 m entre la calle y las estructuras de soporte.

Cuando sea necesario se deberá construir la protección

adicional descrita en el apartado anterior.

En ambos casos se deberán respetar las distancias mínimas de

seguridad indicadas en la tabla IV-2 punto 7.

c) Explotación minera, tajos:

El ICE congelará todos los derechos de explotación minera a

lo largo de la servidumbre. La explotación de cualquier mina

o tajo en terrenos afectados por la servidumbre deberá contar

con la previa autorización del ICE para evitar que la misma

ocasione daños en la fundación de las estructuras.

ch) Taludes, zanjas y drenajes:

No se podrán hacer taludes, zanjas o drenajes a una distancia

de 10 m del centro de la torre sin la previa autorización del

ICE.

d) Parques de recreo, zonas verdes y lagos:

Su uso queda condicionado a la aprobación del ICE ya que

tanto las torres como su sistema de puesta a tierra deberán

ser modificadas para evitar posibles accidentes. En todo caso

se deberán observar las distancias mínimas de seguridad

indicadas en la tabla IV-2.

e) Otro tipo de construcciones:

Cualquier otro tipo de construcciones deberá guardar la

distancia mínima de seguridad especificada en la tabla IV-2 y

deberá ser aprobada por el ICE antes de su erección.



99/112

d) Cultivos y árboles dentro de la servidumbre

En general, los cultivos dentro de la servidumbre deberán

hacerse de tal forma que no entorpezcan las labores de

mantenimiento. Para ello, cuando el ICE lo estime necesario,

el propietario deberá dejar un espacio de 5 m de ancho

contados a partir de las patas de la torre y a lo largo de la

servidumbre, para que el personal del Instituto pueda acceder

todas las torres con sus equipos (camiones) de mantenimiento.

d.1) Caña de azúcar: queda prohibida su siembra dentro del área

de la servidumbre.

d.2) Banano y plátano: se permitirá su siembre únicamente en los

sitios donde la línea, en su condición de máxima temperatura

y fluencia lenta, pase a una distancia de 11 m o más del

suelo.

d.3) Palma africana: se permitirá su siembra únicamente en los

sitios donde la línea, en su condición de máxima temperatura

y fluencia lenta, pase a una distancia de 15 m o más del

suelo.

d.4) Árboles frutales, maderables o de ornato: se restringe su

siembra a sitios donde el árbol, en su condición de

desarrollo máximo, quede a una distancia al conductor más

bajo, en su condición de máxima temperatura y fluencia

lenta, de 5 m o más. El ICE podrá cortar por su cuenta

aquellos árboles, ramas o troncos que estando dentro del

corredor establecido según la cláusula 9.3 sobrepasen la

altura indicada.

10.7 PROTECCIÓN AMBIENTAL

10.7.1 FLORA Y FAUNA

La flora que no sea estrictamente necesario eliminar, para cumplir

con los requisitos de limpieza de la servidumbre y la construcción

de carreteras de acceso, debe preservarse en su estado natural.

Todos los árboles que se encuentren dentro de la servidumbre,

serán cortados y removidos de tal manera que se minimice el daño a

otros árboles.

De igual forma la fauna se protegerá contra cualquier tipo de daño

debido a la operación o acción del constructor.

10.7.2 AGUA

El constructor no contaminará las aguas con combustible, aceite,

desechos u otras sustancias dañinas.

Durante el trabajo de construcción se debe prever la no

obstaculización del flujo de agua en canales de irrigación o

canales de abastecimiento de agua, de ríos, corrientes, o drenajes

de autopistas o calles, etc.



100/112

Donde sea necesario, la dependencia a cargo de la inspección puede

ordenar el uso de alcantarillados temporales.

10.7.3 DESECHOS

Cuando el trabajo ha finalizado, el constructor eliminará,

mediante métodos apropiados, los desechos resultantes de la

construcción.

No se permitirá la quema de ningún tipo de desecho resultante del

trabajo de construcción.

10.8 LIMPIEZA DE LA SERVIDUMBRE

10.8.1 Regulaciones para la limpieza

Para hacer la limpieza de la servidumbre se deben observar las

distancias del capítulo 4.

El constructor cortará la vegetación, a lo largo y ancho de la de

servidumbre, de acuerdo con las regulaciones especificadas en este

capítulo y las instrucciones emitidas por la dependencia a cargo

de la inspección.

La dependencia a cargo de la inspección puede reducir o eliminar,

a su juicio, la limpieza de la servidumbre en los siguientes

casos.

a. Plantaciones donde las cosechas, en su condición final de

desarrollo estén, por lo menos, a una distancia de 5 metros de

la posición del conductor más bajo, en la condición de tensión

mínima (flecha máxima).

b. En depresiones profundas donde la vegetación está por lo menos

a 10 metros del conductor más bajo, el ancho de la servidumbre

será como máximo el mismo que la separación horizontal entre

las fases, más 1 metros.

10.8.2 Fuentes de agua

Está prohibido el cortar la vegetación en las fuentes de agua.

10.8.3 Árboles peligrosos

Cualquier grupo de árboles altos localizados fuera de la

servidumbre y los cuales, en caso de que cayeran, pasen a una

distancia de menos de 5 metros del conductor, serán cortados,

después de que el ICE obtenga el permiso del propietario.

10.8.4 Restricciones de corta de árboles

Los árboles serán cortados tan cerca del suelo como sea posible

con la finalidad de facilitar la construcción y el mantenimiento y

obtener el mayor uso de la madera.

Los árboles productores de madera solamente pueden utilizarse o

venderse por el propietario del terreno.



101/112

Los troncos de los árboles, después de que sus ramas hayan sido

removidas, serán apilados y cortados en tamaños comerciales, en

una forma segura y ordenada, a lo largo de los bordes de la

servidumbre de tal manera que no estorben al propietario o al

trabajo de mantenimiento.

10.8.5 Propiedades

El constructor debe responsabilizarse por las reparaciones

inmediatas de cualquier daño hecho a propiedades, excepto por el

corte de la vegetación, bajo la autorización de la dependencia a

cargo de la inspección.

10.8.6 Descubrimientos arqueológicos

Cuando se encuentre cualquier tipo de objetos que tengan un valor

arqueológico, esto se reportará inmediatamente a la dependencia a

cargo de la inspección, para que esta comunique el hallazgo a las

autoridades respectivas. En estos lugares, el trabajo se detendrá

hasta que la dependencia a cargo de la inspección autorice la

continuación del mismo.

10.8.7 Cruce de ríos

En el punto de cruce de ríos y quebradas donde sea estrictamente

necesario cortar árboles, los lechos deben dejarse limpios de

troncos y ramas, de tal forma que el agua pueda fluir libremente.

10.8.8 Huertos y jardines

Donde la servidumbre pase a través de áreas tales como huertos y

jardines, la limpieza se hará en el lugar de la torre, excepto que

el ICE requiera el podado o corte de todos los árboles y

obstáculos que interfieran con la operación de la línea de

transmisión.

El constructor tomará las previsiones del caso para mantener la

irrigación existente a lo largo de estas áreas.

Las operaciones de construcción deben realizarse de forma tal que

se produzca el mínimo daño a la propiedad y siempre en una forma

aprobada por el ICE.

10.8.9 Plantaciones de azúcar

Las plantaciones de azúcar deben terminar a 10 metros de los

límites de la servidumbre.

10.9 CAMINOS DE ACCESO

10.9.1 Regulaciones

El constructor debe utilizar, tanto como sea posible, los caminos

existentes. Estos se mantendrán en buen estado durante los



102/112

trabajos de construcción y deben dejarse en la misma condición,

después de la finalización de los trabajos.

Si es necesario construir alguna vía de acceso, el constructor

entregará a la dependencia a cargo de la inspección, con dos meses

de antelación, su plan para la ejecución de dicha obra para así

obtener la autorización correspondiente.

Este permiso podrá ser rechazado en aquellos casos donde la

dependencia a cargo de la inspección lo considere crítico.

10.9.2 Permiso de construcción

El constructor es responsable de obtener los permisos necesarios

para la construcción o uso de caminos de acceso. En caso de que le

sea imposible obtener tales permisos, se debe utilizar la

servidumbre como acceso a los sitios de trabajo.

En todo lo relacionado a la obtención de permisos, las normas

contenidas en el “Manual de Inspección de Líneas de Transmisión”

deben utilizarse y respetarse.

10.9.3 Reparación de daños

El constructor es responsable por la reparación de todo el daño

causado durante la construcción de los caminos de acceso

(alcantarillados), cercas, desestabilización del terreno, etc).

10.9.4 Sitios de las torres

La construcción de caminos de acceso no podrá causar

desestabilización del suelo en los sitios donde se ubican las

torres.

10.9.5 Pendiente de los paredones

En el caso extremo que sea imposible el evitar cortes pronunciados

en el suelo, la pendiente de los paredones, tendrá una inclinación

apropiada, de acuerdo al tipo de suelo. Tal pendiente se definirá

por el constructor y debe ser aprobada por la dependencia a cargo

de la inspección.

10.10 EDIFICACIONES

10.10.1 Regulaciones

El ICE permitirá al propietario algunas edificaciones y viviendas.

El constructor, por lo tanto, no estará obligado a removerlas de

la servidumbre.

Si algún edificio o construcción permanece en la servidumbre en el

momento que el constructor esté preparado para despejar dicha

servidumbre, este le informará al ICE y debe obtener el permiso

para remover tales edificaciones.



103/112

10.10.2 Distancias de seguridad

Las distancias son válidas hasta altitudes de 500 metros sobre el

nivel del mar. Para niveles superiores las distancias se

incrementarán a 0,15 metros por cada mil metros en altitud.

Las distancias se calculan sin viento y con una temperatura del

conductor máxima.

Voltaje

(kV)

Distancia horizontal

mínima

(m)

138 10.0

230 10.0

10.11 DISTANCIAS A LAS CARRETERAS Y LINEAS FERREAS

La distancia del borde de una carretera, a la pata de una torre

debe ser al menos de 5 metros.

La distancia de una pata de una torre a una quebrada será de, al

menos, 10 metros.

Estas distancias mínimas podrían ser aumentadas dependiendo de las

condiciones del suelo y del tamaño de la fundación.

La distancia desde el centro de la torre a una línea férrea será,

de al menos, 20 metros.



104/112

Tabla 4.3. Altura del conductor sobre el terreno e

intersecciones


sobre o cruzando

Altura vertical mínima

en metros para el caso (a)

138 kV 230 kV

Terreno agrícola 7,0 8,0

Plantaciones, desde la parte

superior de las plantas 4,0 4,5

Carreteras, caminos secundarios,

calles, estacionamientos y otros

lugares donde transiten vehículos

más altos que 2,5 m.

7,0 8,0

Autopistas 8,0 9,0

Terreno sin tráfico vehicular 5,0 5,5

Edificios(1)

sin azotea 3,5 4,0

con azotea 5,0 5,5

Piscinas 9,0 9,5

Chimeneas(1) señales de tráfico,


depósitos de aceites y similares

3,0 3,5


Ríos, lagos y canales con tráfico

marino(2)

14,0 14,5

Ríos, lagos y canales con botes

pequeños (2)

12,5 13,0

Ríos, lagos y canales sin botes (2) 7,5 8,0

Líneas de transmisión con voltajes

menores a 1,3 kV y líneas de

comunicación.

1,5 2,0

Líneas de transmisión de 1,3 a

34,5 kV 2,0 4,0

Líneas de transmisión de 138 kV 3,0 4,0

Líneas de transmisión de 230 kV ----- 4,0

(1)

En condiciones normales no se permiten construcciones bajo la línea. (2)

Con nivel de agua máximo.



105/112

Tabla 4.4. Separación de seguridad horizontal del conductor en

condiciones de viento.


paralelo.


en metros.

138 kV 230 kV


Chimeneas, señales de

tráfico, valla publicitaria,

antenas, depósitos de

aceites y similares.

2,5 3,0

Árboles 2,0 3,0

Caminos 4,0 5,0

Ferrocarriles no

electrificados 4,0 5,0

Tabla 4.5. Separación de seguridad horizontal del conductor

en condiciones de calma.


paralelo.


en metros.

138 kV 230 kV


Chimeneas, señales de

tráfico, valla publicitaria,

antenas, depósitos de

aceites y similares.

3,0 3,0

Árboles 10,0 10,0

Caminos 5,0 5,0

Ferrocarriles no

electrificados 3,0 3,0



106/112

11 TOPOGRAFÍA

11.1 GENERAL

Se supone que el constructor de la línea se encuentra bien

informado del trabajo que concierne a la topografía de la línea de

transmisión.

11.2 RECONOCIMIENTO

Todas las autoridades pertinentes, así como los propietarios de

terrenos afectados por el proyecto deben ser informados y deben

obtenerse los respectivos permisos para levantar la topografía.

Antes de efectuar cualquier trabajo de topografía, la ruta de la

línea de transmisión debe ser reconocida (puntos de salida y

llegada, puntos de deflexión, obstáculos, etc.).

11.3 LINEA VISTA PARA LA TOPOGRAFIA

En áreas forestales la ruta debe limpiarse para lograr la línea

vista más angosta posible. Solamente los árboles que se encuentren

en línea vista deben cortarse. Si existen árboles grandes en la

línea vista pero el alineamiento de la línea no es definitivo,

deben esquivarse. Los árboles que deban cortarse se harán de

acuerdo a las instrucciones del propietario del terreno.

11.4 SEÑALIZACIÓN

En terreno forestal la línea de centro debe marcarse en los puntos

de inflexión, y en carreteras. La distancia entre marcas no debe

exceder los 100 m. A la izquierda o a la derecha de los tacos,

debe ponerse una estaca, alrededor de 1.5 m, indicando el

__________. Las estacas se pintan de rojo y su texto se protege

con barniz.

11.5 SISTEMA DE ELEVACIÓN

Debe utilizarse el sistema nacional de elevación. Los puntos de

salida y llegada deben verificarse contra otros puntos conocidos.

Otro método alternativo se podría utilizar.

11.6 MEDICIÓN LONGITUDINAL

Las mediciones longitudinales de los puntos de la línea de centro,

se realizan midiendo todos los puntos de deflexión. En terreno

plano los intervalos no deben exceder los 50 m. Cuando se hace la

topografía sobre lagos, ríos, etc. debe anotarse la fecha. Debe

medirse el nivel de agua más alto. Esto es de importancia para las

distancias del conductor sobre el agua.



107/112

11.7 MEDICIÓN TRANSVERSAL

Las mediciones transversales son las medidas de las pendientes a

ambos lados de la línea del centro. Si el terreno es plano esto no

es necesario. En terrenos con pendientes los niveles deben tomarse

a tres distancias diferentes a partir de la línea de centro:

fundación izquierda y derecha (para la altura media de la torre);

y en el punto más alto dentro de tres metros de la fase exterior

(en ambos lados). También rocas grandes dentro del límite de los 3

m (o aún fuera si son altas) deben ser levantadas. Todos los

niveles transversales deben verificarse con la _____ de la línea

de centro.

Si el terreno, fuera de los límites de los 3 m, tiene pendientes

de más de 1:2, deben hacerse medidas cada 5 m hasta el nivel donde

termine el obstáculo, es decir, rocas, colinas, etc.

11.8 CODIGO DEL TERRENO

Para hacer la localización de las torres más precisa es preferible

revisar visualmente el terreno a lo largo de la línea y utilizar

algún código. Este código puede mostrar el tipo de terreno y la

humedad. El terreno flojo, o fangoso debe revisarse. Si la

profundidad es mayor a los 4 m debe marcarse. El código del

terreno y la profundidad del terreno fangoso debe marcarse en los

perfiles de la línea.

11.9 CRUCE DE OBSTÁCULOS

Para cruzar líneas aéreas de transmisión, telecomunicaciones,

carreteras, tuberías, vías férreas, edificios, etc., se deben

hacer esquemas, que deben consistir de un dibujo de planta con

escala 1:500 y de un perfil con escala de 1:200 vertical y 1:2000

horizontal. La planta y el perfil deben cubrir alrededor de 25 m

de cada lado de la línea de centro. Debe anotarse información del

obstáculo como voltaje, elevación, etc. Se dan ejemplos de estos

esquemas en los apéndices 1 y 2.

11.10 MAPAS

El mapa debe cubrir edificios, líneas de transmisión, tuberías,

carreteras, etc. dentro de una distancia de 50 m de cada lado de

la línea de transmisión. Las casas de habitación deben marcarse si

se encuentran situadas a menos de 150 m de la línea de centro.

Deben medirse todos los límites que sean de interés entre los

diferentes tipos de terreno y entre propietarios. Se requiere una

precisión de 0.1 m dentro de un área de 20 m desde las fases

externas de la línea en lo que respecta a edificios y límites de

propiedades. Se deben realizar otras medidas para que la falla no

exceda el 4%. Ver ejemplo en el apéndice 3.



108/112

11.11 PLANOS DE PLANTA Y PERFIL

El resultado de la topografía debe presentarse en planos con

planta y perfil. Las escalas a utilizar para el perfil son 1:2000

horizontal, 1:200 vertical; o 1:5000 y 1:500 respectivamente.



109/112

APENDICE A

CALCULO DE FALLA DE BLINDAJE

La probabilidad de que ocurran fallas en el blindaje de una línea

tiene que ser calculada para cada diseño, ya que tales fallas

representan una proporción significativa en la tasa de desconexión

total de algunas líneas, particularmente líneas con un solo hilo

de guarda.

La siguiente figura muestra un modelo simplificado del mecanismo

de fallo de blindaje.

A medida que un rayo se acerca a una distancia S de la tierra y la

línea, este es influenciado por lo que está debajo de él y salta

la distancia S para hacer contacto. La distancia S es llamada la

distancia de golpe (strike distance) y es una función de la carga

en el canal del rayo que se acerca.

La ecuación siguiente puede ser usada para determinar la distancia

S.

(A1)

donde I es la corriente de golpe (kA).

Figura A.1: Modelo de fallas blindaje

A

B

0

0

S P

S

S

S

G

a

C

Yc Yg xs

kS

AREA

“DESCUBIERTA”

C

R

BLINDAJE ICOMPLETO, EL ANCHO Xs ESTA DESCUBIERTO.

TRAZO B SALTA AL CONDUCTOR DE FASE



110/112

Como puede verse en la figura A.1, solamente los rayos que

alcancen el arco PQ saltarán al conductor. Los rayos que alcancen

los arcos OP ó QR saltarán al hilo guarda o a tierra.

Para los siguientes cálculos se utilizará como altura promedio del

conductor la altura de la torre menos dos tercios de la flecha.

Si el alambre de protección es movido a una posición más cercana

al conductor, se alcanzará una nueva condición en la que el arco

descubierto PQ desaparece y ningún rayo entrante no puede alcanzar

el conductor de fase. Esto da por resultado un ángulo de blindaje

efectivo.

Si S es conocido y si kS > Yc, se puede encontrar la siguiente

solución trigonométrica para el ancho descubierto Xs:

(A2)

donde:

Si kS < Yc, cos() es fijado igual a 1 y

(A3)

El coeficiente k = 0,8.

Para resolver la tasa de fallas de blindaje, la magnitud de la

corriente de golpe Imín al conductor justamente suficiente para que

ocurra contorneamiento debe ser calculada:

(A4)

donde:

Imin : es la corriente de golpe mínima para producir un fallo

de blindaje (kA)

Vc : es el voltaje nominal de disrupción por rayo (kV)

Zc : es la impedancia característica del conductor.

La Imín calculada es insertada en la ecuación A1 para calcular la

distancia de impacto Smín a la fase. Reemplazando S por Smín en las

ecuaciones A2 ó A3, se puede calcular el arco desprotegido Xs.

La distancia designada Smáx que puede provocar un fallo de blindaje.

Solamente rayos teniendo corrientes de golpe entre Imán e Imáx

causan un fallo de blindaje.

La solución para Smáx puede ser calculada como sigue:



111/112

(A5)

donde:

Yo :

As :

Bs :

Cs :

m :

Imáx puede ser calculada insertando Smáx en la ecuación A1.

Las probabilidades de Imín e Imáx están utilizadas para calcular

la tasa de fallo de blindaje por cada 100 km por año:

(A6)

donde:

T : es el nivel ceráunico

Xs : es el ancho desprotegido

Pmin : es la probabilidad de que una descarga excederá Imin

Pmax : es la probabilidad de que un golpe excederá Imax . Las

probabilidades son calculadas con la ecuación A7.

La probabilidad de que la corriente pico en cualquier rayo

excederá I kA puede ser calculada de:

(A7)

La ecuación es para un hilo de guarda y un conductor de fase.

Podría haber otros conductores de fase que están expuestos o

podría haber un conductor que está expuesto en ambos lados, en

estos casos cada tasa de fallo de blindaje es sumada separadamente

para encontrar la tasa de fallo de blindaje total.

El modelo es válido solamente para rayos verticales pero también

deben considerarse rayos desde otras direcciones. Dependiendo de

las probabilidades de distribución angular de rayos, el ancho Xs

blindaje deberá ser multiplicada por un factor de 2.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LÍNEAS DE ALTO · PDF fileManual de...

Documents

Transcript of DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LÍNEAS DE ALTO · PDF fileManual de...