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INSTALACIONES ELÉCTRICAS II
SOPORTES PARA REDES DE DISTRIBUCIÓN
Ing. Carlos Huayllasco Montalva
MATERIALES UTILIZADOS
• Se utilizan mayoritariamente tres tipos:– Postes Metálicos– Postes de Concreto– Postes de Madera
• Otros materiales utilizados:– Torrecillas de acero– Rieles de tren (ocasionalmente)
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POSTES METÁLICOS
• Características Técnicas:– Se han usado importados (hasta 1969), sin
costura, tipo Mannesman
– En algunas redes primarias se usó postes del tipo telescópico (ELAG), franceses
– Posteriormente se han usado postes de fierronacionales (similar al Mannesman, con costura)
– Postes con cuerpos troncocónicos de diferentes longitudes
POSTES METÁLICOS
• Especificaciones Técnicas:– Debe indicarse la longitud
– Fuerza de trabajo en la punta (a 10 cm)
– Espesor mínimo (3 a 5 mm)
– Tratamiento anticorrosivo (limpieza o arenado, una o dos capas de pintura anticorrosiva y de acabado)
– En la parte interna se suele usar una capa de brea (en toda la longitud o sólo la parte enterrada)
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POSTES METÁLICOS
• Consideraciones en Cálculo:– Esfuerzos mecánicos a que está sometido– Acción de conductores– Esfuerzos máximos de deformación
permanente y de pandeo– Coeficiente de Seguridad = 1,5 (trabajo
normal)– Coeficiente de Seguridad = 1,1 (trabajo
anormal, rotura de conductores)– Ambos respecto al esfuerzo de fluencia
mínimo
POSTES METÁLICOS
• Transporte:– Gran facilidad por poco peso– Puede sufrir deterioro en la pintura
• Montaje:– Se realiza en poco tiempo (bajo peso)– Se puede usar cimentación (base de
concreto)
• Mantenimiento:– Susceptibles de corrosión y oxidación (costa)– Considerable costo por repintado
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POSTES DE CONCRETO
• Características Técnicas:– Puede ser concreto armado centrifugado o
vibrado
– Se fabrican desde 3 hasta 15 m
– También se han usado de sección C que resultan económicos en gran escala
– Son de forma troncocónica, van de metro en metro
– Llevan una canastilla interna de fierro
POSTES DE CONCRETO
• Especificaciones Técnicas:– Se especifican por L / Fp / c / b
L = Longitud total en m
Fp = Fuerza en la punta en kg
(a 0,10 m de la cima,
0,15 m NTP 339.027:2008)
c = Diámetro en la cima en mm
b = Diámetro en la base en mm
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POSTES DE CONCRETO
• Consideraciones en Cálculo:– La fuerza de trabajo se especifica con
coeficiente de seguridad de 2, se rompe al doble de esa fuerza
– Esfuerzos mecánicos debido a los conductores y viento
– Coeficiente de Seguridad = 2 (trabajo normal)– Coeficiente de Seguridad = 1,5 (trabajo
anormal, rotura de conductores)– Se comprueba la compresión debida al peso
POSTES DE CONCRETO
• Transporte:– Costoso por mayor peso– Se deterioran durante transporte y manipuleo,
en carreteras no pavimentadas– Los vibrados pueden fabricarse en la obra
• Montaje:– Requieren de grúas u otros elementos
auxiliares– Se puede usar o no usar bases de
cimentación• Mantenimiento:
– No requiere mantenimiento– Por fisuramiento puede afectarse el fierro
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POSTES DE MADERA
• Características Técnicas:– Se usa madera nacional tratada de
variedades diversas– Los árboles usados para postes deben ser de
largos apropiados, más o menos rectos, tronco redondo y escasamente ahusados, con alta durabilidad natural
– Variedades de Sierra:• Eucalliptus Glóbulus Labill• Eucalliptus Viminalis Labill• Esfuerzo varía entre 549 a 900 kg/cm2
POSTES DE MADERA
– Variedades de Selva:• Nogal Amarillo (terminalia amazonia) 617 a 1 074
kg/cm2
• Capirona de Altura (calycophylum sp) 1 723 kg/cm2
• Bolaina Negra (luchea sp) 820 kg/cm2
• Chimicua Colorada (psendolmedia leavis) 731 kg/cm2
• Copal (dacryodes kukachkana) 731 kg/cm2
• Romerillo Hembra (podocarpus montanus) 681 kg/cm2
• Romerillo Macho (podocarpus rospigliosi) 493 kg/cm2
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POSTES DE MADERA
– Se designan por “clase” y “grupo”CLASE
1703404505506808601 0901 3601 6802 040kg*
10987654321Clase
GRUPO
400 --- 500E
501 --- 600D
601 --- 700C
701 --- 800B
Mayor de 800A
Máximo esfuerzo (kg/cm2)Grupo
* Fuerza de flexión máxima a 0,30 m de la cima
POSTES DE MADERA
• Especificaciones Técnicas:–En su especificación debe indicarse
Especie del árbolLongitudClaseGrupo
Además el tratamiento de preservación a que son sometidos
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POSTES DE MADERA
• Consideraciones en Cálculo:– Coeficiente de Seguridad = 3 (trabajo normal)
– Coeficiente de Seguridad = 2 (trabajo anormal, rotura de conductores)
POSTES DE MADERA
– Tratamiento Preservante:• Se emplean sales preservantes (Boro, Cobre y
Cromo o Arsénico, Cobre y Cromo)
• Creosotas, proceden de destilación de alquitrán de hulla
• Orgánicos, es insoluble en agua, se emplea disueltos en solventes orgánicos. Excepto sal sódica del pentaclorofenol que es soluble al agua
• Las sales se aplican a presión, en autoclave, o por método boucherie (savia se reemplaza con la sal por gravedad)
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POSTES DE MADERA
Tratamiento Boucherie
POSTES DE MADERA
Tratamiento Boucherie
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POSTES DE MADERA
Tratamiento Boucherie
POSTES DE MADERA
Plataforma
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POSTES DE MADERA
Caballetes
POSTES DE MADERA
Casquetes
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POSTES DE MADERA
Casquetes
POSTES DE MADERA
Dimensiones
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POSTES DE MADERA
• Transporte:– Es barato y sin riesgo
• Montaje:– Fáciles de instalar por ser livianos
– No se emplea base de cimentación, se afirma el fondo con ripio y se agrega arena o tierra cernida, con piedras medianas (15 cm de diám.) en proporción de 25% de piedras
POSTES DE MADERA
• Mantenimiento:– Reducido, orientado a impedir su
destrucción por hongos o insectos
– En ocasiones aplicar una capa de sal venenosa a manera de pintura, en otros casos se reinyecta la sal en la línea de tierra
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SELECCIÓN DE POSTES
Se considera el costo del material, transporte y montaje, y costos anuales de depreciación, intereses y mantenimiento
COMPARACIONES TÉCNICAS
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CÁLCULO DE SOPORTES
• Selección de la longitud:– Altura mínima del conductor al piso:
Según el Código Nacional de Electricidad, instalaciones a lo largo de calles. Ej: RS, zona urbana, 5,5 m
– Longitud libre para flecha: De cálculos mecánicos se toma flecha mayor con un margen de seguridad
CÁLCULO DE SOPORTES
• Selección de la longitud:– Longitud libre para empotramiento:
Depende si tiene cimentación en base de concreto
1Con base: t = ------ (Long.poste)
10Long.poste
Sin base: t = ----------------- + 0,610
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CÁLCULO DE SOPORTES
• Selección de la longitud: Ej. BT
0,3 m
0,6 m
Long.flecha
5,5 m
t
0,3 + 0,6 + 0,35 + 5,5 + L/10 + 0,6 = L
9L/10 = 7,35
L = 8,17 m
Se escoge L = 9 m
t = 9/10 + 0,6 = 1,5 m
L = 0,3 + 0,6 + 0,35 + 5,5 + 1,5 = 8,25 m
La diferencia de 0,75 m se reparte entre t y la Long.flecha, dando más a t
t = 2,15 m; Long.flecha = 0,45 m
t
CÁLCULO DE SOPORTES
• Fuerza del viento sobre el poste:
(dm – do)d = dm - ------------------ x t
(h + t)do + d
Fvp = ( ------------ ) x h x Pv2
h d + 2doz = ---- ( ------------ )
3 d + do
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CÁLCULO DE SOPORTES
• Momento del viento sobre el poste:Mvp = Fvp x z
• Tracción de conductores y viento sobre ellos:
CÁLCULO DE SOPORTES
øe Fvc = d x --------- x Pv x Cos ----
1 000 2
øe = diámetro exterior del conductor (mm)
Fuerza sobre los conductores
Fc = Tc + Fvc (para cada conductor)
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CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
En el cálculo se analiza el peor caso
CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
Fp = Fuerza en la punta (0,10 m de cima, 0,15 mNTP 339.027:2008 para concreto,0,10 m para fierro y 0,30 m para madera)
Mc = Momento debido a conductoresMvp = Momento debido a viento sobre el poste
Mc = l1xFc1 + 2l2xFc1 + l3xFc2 + l4xFc3 + 3l5xFc4
Mvp = Fvp x zM = Mvp + Mc
MFp = ----------
h – 0,1
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CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
Fp tendrá una parte entera y otra en función de Sen(/2) y Cos(/2)
Dando valores a se obtiene Fp
Fp
60504030201510520
CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
• Rotura de conductores:Sólo para RPMomento Flector
Mf = 0,5 x Tmáx x l
Se calcula para cada conductor
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CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
• Rotura de conductores:Momento Torsor
Mt = 0,5 x Tmáx x Xc
Se calcula para cada conductor
CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
• Momento equivalente:
Mf 1Mequi = ------- + ---- (Mf2 + Mt2)1/2
2 2
• Fuerza equivalente en la cima:
MequiFequi = ------------- (por rotura de conductores)
h – 0,1
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CÁLCULO DE POSTES DE MADERA
• Clase:Se calcula Fp según procedimiento de postes de concreto
M
Fp = ------------
h – 0,3
• Grupo:Se calcula Rv y Rc
Rv = Esfuerzo en línea de tierra (viento y cond.)
Rc = Esfuerzo por cargas verticales
CÁLCULO DE POSTES DE MADERA
M (kg-m)
Rv = -----------------------
3,13 x 10-5 x C3
C = circunferencia a nivel de tierra (cm)
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CÁLCULO DE POSTES DE MADERA
P h2 x S
Rc = ----- (1 + K ------------- ) (kg/cm2)
S x I
P = suma cargas verticales
K = coeficiente, para madera = 2
= coeficiente, poste empotrado = 0,25
S = sección empotramiento (cm2)=xd2/4
I = momento inercia de sección (cm4)=xd4/64
h = altura libre del poste (m)
d = diámetro a nivel de línea de tierra (cm)
CÁLCULO DE POSTES DE MADERA
Rtotal = Rv + Rc (kg/cm2)
En caso de usar retenida se sumará la acción vertical de esta sobre el poste, en adición a las cargas verticales
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CÁLCULO DE POSTES TUBULARES METÁLICOS
Se determina esfuerzo final
M (kg-cm)
final = -----
W (módulo sección cm3)
D4 – d4
W = ------ x --------------
32 D Coef.Seg. fluencia mín. / final
CÁLCULO DE POSTES TUBULARES METÁLICOS
Un cálculo que se suele efectuar es el de la deflexión, consiste en determinar la flecha en la cima debido al pandeo, se acepta que esta flecha no supere el 2,5 a 3 % de la longitud libre del poste (parte no enterrada)
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EJEMPLO DE CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
EJEMPLO DE CÁLCULO DE POSTES DE CONCRETO
–Velocidad del viento = 75 km/h
–Con cimentación
–Coeficiente de seguridad:• Trabajo normal = 2,00
• Trabajo anormal = 1,50
Datos de Conductores
700,522525Aa
350,313510Cu
350,346035Cu
350,387070Cu
Vano
(m)
Flecha
(m)
Tiro Trabajo (kg)S(mm2)Material
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