calculo mecanico lineas aereas
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UNIVERSIDAD “FERMÍN TORO”
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
CABUDARE ESTADO LARA
Prof.: Ing. Andrés Soto.
Alumnos:
Vásquez Naily.
Matos Angely.
Rada Génesis.
Palencia Jesús.
Belzares Reny.
Gutiérrez Andrés.
Líneas de Transmisión
FEBRERO; 2013.-
CONDUCTORES PARA LAS LÍNEAS AÉREAS
Se llama línea aérea la instalación cuya finalidad es la transmisión aérea de
energía eléctrica, esto se realiza con elementos de conducción
METALES CONDUCTORES
En la construcción de líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica, se
utilizan casi exclusivamente conductores metálicos desnudos, que se obtienen
mediante cableado de hilos metálicos (alambres) alrededor de un hilo central.
Los metales utilizados en la construcción de líneas aéreas deben poseer
tres características principales:
1) Presentar una baja resistencia eléctrica, y bajas pérdidas Joule en
consecuencia.
2) Presentar elevada resistencia mecánica, de manera de ofrecer una elevada
resistencia a los esfuerzos permanentes o accidentales.
3) Costo limitado.
Como se sabe los materiales más usados en líneas aéreas son el cobre,
aluminio y aluminio con acero (ACSR).
Los conductores par las líneas aéreas son normalmente constituidos en
forma cableada, es decir, por varios hilos de sección transversal pequeña ya que
debido a la vibración y oscilaciones continuas se podría producir fatiga mecánica y
quizás fractura en los caracteres a los aisladores.
Debido a los depósitos de suciedad y la película de óxido que se forma
sobre la superficie de cada hilo, la corriente eléctrica tiende a fluir en forma d
espiral en lugar de axial de hilo a hilo y entonces la resistencia eléctrica y la
inductancia son ligeramente superiores que en el caso de la circulación de
corriente en conductores cilíndricos, como el efecto superficial y de cableado que
tiende a incrementar estas cantidades y que en forma simple se pueden expresar
como un porcentaje sobre los valores referidos a conductores cilíndricos.
Las principales propiedades de los materiales usados como conductores
eléctricos se indican a continuación:
a) Cobre:
Tiene una alta conductividad eléctrica que puede reducirse si tiene
impurezas, o bien si es estirado en frio. Mecánicamente tiene una considerable
resistencia a la tensión que se mejora si el material es estirado en frio, estos datos
son proporcionados normalmente en los catálogos de fabricantes de conductores
eléctricos.
Un aspecto interesante a considerar en la selección de los conductores es
que el cobre no es atacado por elementos corrosivos en atmosfera normales por lo
que es muy usado.
Además, posee un bajo coeficiente de dilatación térmica, que implica una
baja expansión cuando se calienta; esto implica proveer menos espacio libre para
la expansión del material en los equipos. El cobre, además, tiene una mayor
capacidad térmica que el aluminio (cuando se hace referencia a unidad por
volumen), lo que significa que se puede disipar más calor durante procesos
pasajeros.
Los diseños en cobre generalmente derivan en aplicaciones eléctricas más
compactas. Esta compactación, además, economiza en los materiales no
conductores del aparato. Como resultado, un diseño basado en el uso de cobre
puede terminar siendo más liviano que su equivalente en aluminio, a pesar del
mayor peso especifico que tiene el cobre.
b) Aluminio:
Este material es menos pesado que el cobre pues su densidad es
aproximadamente una tercera parte de la del cobre, su conductividad es en forma
aproximada un 40% menor que la del cobre de manera que para una misma
resistencia eléctrica por unidad de longitud la sección transversal de un conductor
de aluminio es aproximadamente 1.6 veces la de un conductor de cobre. la
resistencia a la tensión es menor que la del cobre y entonces aunque su peso a
igualdad de volumen es aproximadamente la mitad que la del cobre, por tener una
resistencia a la tensión menor ( dl orden de 10 a 13 tn/P/g2 la ventaja del peso se
reduce considerablemente.
En condiciones climatológicas adversas en donde las grandes cargas por
efecto del viento o hielo se presentan, producen más problemas con el aluminio
por tener mayor diámetro que el cobre a igualdad de corriente, esto es una
desventaja del aluminio con respecto al cobre; sin embargo el mayor diámetro en
el conductor de aluminio reduce los refuerzos eléctricos en la superficie y de igual
manera las perdidas por corona se reducen a medida que aumenta el diámetro lo
que es una ventaja sobre el conductor de cobre equivalente.
En atmosfera normal, una delgada película que se forma en la superficie del
aluminio proporciona una alta resistencia a la corrosión.
c) Aluminio reforzado con acero:
Estos conductores tienen un núcleo de hilos de alambre de acero
galvanizado rodeado por una o más capas de hilos de alambre de aluminio. El
acero absorbe el mayor parte del esfuerzo mecánico y el aluminio conduce la
mayor parte de la corriente, este tipo de conductor es por lo general más barato
que el del cobre a igualdad de longitud y resistencia eléctrica, comparado con el
cobre es aproximadamente un 50% más resistente a la tensión mecánica y 20%
menos pesado.
Con estos conductores se tiene la posibilidad de que a igualdad de
condiciones topográficas, comparados con otros conductores se pueden aumentar
los cambios interpostales con lo que se logra una economía adicional por número
de torres y altura de las mismas, aunque el estar más separados los soportes
aumentan los esfuerzos mecánicos y se requieren diseños más robustos, sin
embargo este incremento individual se cancela con el ahorro por número de
soportes que reduce consecuentemente el número total de aisladores a lo largo de
la línea de transmisión.
Las ventajas anteriores se pueden aumentar a partir del conductor de
ACSR si se considera que la reducción en el número de soportes tiene la ventaja
adicional de que la línea es más confiable en operación. Esta se debe a que la
mayoría de las salidas durante la operación de las líneas aéreas son causadas por
fallas relacionadas con los soportes, tales como daño en los aisladores, flameos,
contaminación.
Las pérdidas por corona son menores con conductores ACSR debido que a
que igualdad de conducción de corriente tienen un diámetro menor.
Existen otros materiales usados como conductores en líneas aéreas, pero
con una utilización mínima comparada con los anteriores, como son: cobre
reforzado con acero, acero galvanizado, bronce farforizado.
ASPECTOS DE NORMALIZACION EN LA LINEAS DE TRANSMISION AEREAS
Las empresas suministradoras de energía eléctrica deben tener normas que
especifiquen claramente las disposiciones mínimas necesarias que garanticen
confiabilidad en el servicio y seguridad en la operación, en forma independiente de
las normas que se juzgue conveniente establecer en cada compañía
suministradora se deben considerar como importantes los siguientes aspectos:
I. Los conductores deberán ser de cobre, aluminio, ACSR, o cualquier otro
material aprobado.
II. Todos los materiales conductores en el momento de su instalación deberán
cumplir con las especificaciones de norma referentes a deformación, carga
de ruptura y elasticidad.
III. Los tamaños mínimos de conductores en forma independiente que
satisfagan los requerimientos eléctricos, deben satisfacer mecánicos de
mínima carga de ruptura.
IV. Los conductores deberán estar colocados en tal forma que sean
inaccesibles para cualquier persona sin los medios necesarios o no
provocar problemas en edificios o instalaciones habitacionales.
V. Deberá revisarse la norma correspondiente al cruce de conductores en
líneas aéreas con el objeto de prevenir contactos, corona o radio
interferencia.
VI. Los soportes (postes o torres) de líneas aéreas deberán ser diseñados para
soportar los máximos esfuerzos permisibles por cargas transversales,
longitudinales y verticales debidos al montaje, peso de los conductores,
presión del viento y hielo.
VII. En el diseño de los soportes (postes y torres) se deberán aplicar factores de
seguridad que puedan ser del orden siguiente en cada caso:
Postes de madera 3.5 máximo (comúnmente se toma 2.0)
Postes de concreto reforzado 3.5 máximo (un valor común es 2.0)
Estructuras de acero o hierro 2.5 máximo
Con estos factores se supone que la velocidad del viento es del orden de
180Km/h o una presión de 39 Kg/m2 y una temperatura de 10°c con una capa
radial de hielo de 9.6 mm.
VIII. Los soportes deben ser de madera tratada, concreto reforzado, acero o
hierro y se consideraran precauciones especiales para prevenir la corrosión
en todas las partes metálicas o en partes debajo del suelo.
IX. La altura mínima de los conductores sobre el suelo para una temperatura
máxima en la línea de -5.5°c deberán ser del orden siguiente:
ALTURA MINIMA DE CONDUCTORES SOBRE EL SUELO EN FUNCION DE
LA TENSION DE OPERACIÓN DE LA LINEA
Tensión eléctrica de operación Altura mínima de los conductores sobre el nivel del suelo
No mayor de 750 Volt. C.A 5.9 mNo mayor de 66KV, C.A 6.15 mDe 66 KV a 115KV, C.A 6.52 m
De 115 KV a 165 KV, C.A 6.80 mMayores de 165 KV y hasta 230 KV. 7.10 m
X. Cuando las líneas aéreas pasen por rutas de ferrocarriles, por ríos,
puentes, canales, etc. Con derechos de vía del orden de 16.5 m. los
aisladores deben seleccionarse para que un nivel superior de tensión
eléctrica de acuerdo con las normas.
Altura Total (m)
Carga de Ruptura
(Kg)
Dimensiones principales (m)
Empotramiento (m)
Peso(Kg)
Uso Recomendado
B C D E F
6 850 5.70 0.30 0.175 0.260 0.150 1.80 415 Retenidas en calles.7 600 6.70 0.30 0.174 0.279 0.173 1.80 550 Retenidas en calles,
cruzamientos en zonas rurales, caminos y
otros.9 450 7.20 1.80 0.150 0.205 0.179 1.40 670 Líneas secundarias con
tensión eléctrica entre conductores no mayor
de 750v.9 550 7.20 1.80 0.152 0.283 0.164 1.50 725 Líneas secundarias con
tensión eléctrica entre conductores no mayor
de 750v.11 500 9.20 1.80 0.150 0.315 0.209 1.60 910 Líneas primarias de 6,
13.2, 23 y 34kV.11 700 9.20 1.80 0.150 0.315 0.209 1.60 950 Soportes de
transformadores hasta 1200Kg de peso y líneas primarias
remates de 13.2, 23 y 34.5 kV.
12 700 10.70 3.30 0.130 0.327 0.204 1.80 1150 Líneas primarias de 6, 13.2, 23 y 36.5 kV.
14 750 10.20 1.80 0.152 0.323 0.202 1.70 1100 Líneas primarias de 6, 13.2, 23 y 34.5 kV
TABLA 6.2.
TABLA 6.3
Altura total
L1(m)
Carga de Ruptura
(Kg.)
Dimensiones principales (m) Peso mínimo
(Kg)
Uso recomendado
L2 L3 L4 D1 D2 D3 D4
13 700 2.10
10.3 2.3 0.120 0.258
0.267 0.270
450 Soporte de equipo de líneas
como transformadores,
refuerzos y libramientos.
14 900 2.20
11.6 2.40
0.120 0.319
0.332 0.345
594
15.5 800 2.30
13.0 2.50
0.120 0.323
0.334 0.345
650
17.2 800 2.3
0
14.7 2.5
0
0.120 0.32
7
0.337 0.34
5
721
CALCULO DE FLECHAS Y TENSIONES EN LOS CONDUCTORES
En condiciones normales de montaje y sin considerar los elementos
adicionales que intervienen en el cálculo mecánico de los conductores de una
línea de transmisión como son presión de viento, carga de hielo, etc. La altura
del conductor en el centro del claro (para estructuras y soportes a igual nivel)
deberá ser menor que la altura de los puntos de soporte en las estructuras, la
diferencia entre estas alturas es lo que se conoce como la flecha del conductor.
El conocimiento de los valore de las flechas en las distintas etapas de una
línea de transmisión es importante dado que estos valores darán las alturas
mínimas del conductor sobre el suelo.
La flecha depende de la tensión mecánica que se aplique al conductor
durante el montaje, así para una longitud de claro dada a mayor tensión
mecánica aplicada la flecha menor, sin embargo hay un límite de tensión
mecánica aplicada que está dado por las limitaciones impuestas por la
estructura desde el punto de vista de fuerzas máximas para mantener su
equilibrio y por el propio conductor ya que de otra forma se podrían tener fallas
mecánicas.
Por otro lado si dejan flechas muy grandes para no provocar esfuerzos
mecánicos en estructuras, soportes y conductores, entonces se deberán usar
estructuras (torres) más altas con el objeto de satisfacer el requerimiento de las
distancias mínimas a tierra y brazos más largos para prevenir el choque de
líneas durante fuertes vientos.
CALCULO DE LA TENSION MECÁNICA EN LAS LINEAS DE
TRANSMISION AEREAS POR EL METODO DE LA CATENARIA
Un conductor de constitución uniforme entre dos soportes a igual nivel toma
la forma de una catenaria
En la figura anterior se muestra un conductor suspendido de dos soportes
que se encuentran en un mismo nivel referido a un sistema de ejes que forma
el punto medio del claro como coincidente con el eje Y el eje X fuera del
esquema de la línea, las cantidades indicadas en esta figuras son:
ℓ = Claro o distancia interpostal
h = Altura mínima sobre el nivel del suela de acuerdo con la tablas 6.1
Si 0X es el eje de referencia como se mencionó antes a que se refiere una
distancia A0 en metros medida desde el punto A y en principio desconocida, w
es el peso del conductor por metro y S es la longitud del conductor ( en metros)
para la porción AP de conductor mostrada en la figura anterior.
Si se forma un triángulo de fuerzas en P, se puede establecer la ecuación
de equilibrio en esta porción de la línea.
To = Tensión en el punto medio del claro (A) en Kg. Fuerza que se hace
igual a wc, donde C es una longitud indeterminada de conductor.
T = Tensión aplicada en el punto P en Kg. Fuerza.
WS = Peso del conductor en el tramo AP en Kg. Fuerza.
Del triángulo de fuerzas por el teorema de pitágoras se tiene:
T2 = (wc)2 + (ws)2
Factorizando
T2 = w2 (c2 + s2)
T = w √c2+s2
Y también de la misma figura,
tan ∂=ws¿ = ws
wc= s
c
De donde:
T
ws
To
δ
S = C tan∂
Si S representa una porción muy pequeña de la longitud del conductor se puede
tomar como un elemento diferencial y entonces:
cos ∂=dxds
Y relacionado con el triángulo de fuerzas,
cos ∂= ¿T
= dsdx
= wcw√c2+s2
cos ∂=dxds
= C
√c2+s2
Multiplicando ambos miembros por ds e integrado con respecto a S,
∫ dxds
=ds=∫ C
√c2+s2ds
X = sinh−1 sc+¿¿k1
M1 es la constante de integración, cuando x = 0; ∂=0 ( por estar en el origen) y cos
∂= 1.0 por lo que :
1= C
√c2+s2 c=√c2+s2
ds
dx
dyδ
S = 0; y sinh−1 s
c=0 por lo que k1 = 0
Y x=C .sinh−1 sc
Lo que da: xc=sin h−1 s
c
Y sc=sin x
c ……….. (6.3)
Pero sc=tan ∂=dy
dx
Por lo que la ecuación (6.3) se puede escribir como:
dydx
=sinh XC
Multiplicando ambos miembros por dx e integrado con respecto a X
y=∫ sin XC
.dx=C .coshXC
+¿¿k2
k2 = es la constante de integración, si se hace A0 = C metros entonces en el origen
cuando X = 0; Y= C cos h (0) + K2, por lo tanto K2 = 0 y entonces.
y=C .coshxc
……………………. (6.4)
De la ecuación (6.3)
sc=sinh x
c; s=C sin
xc
Elevando al cuadrado esta ultima de expresión y la (6.4)
s2=c2 sinh2xc
…………………….. (6.5)
y2=c2 cosh2xc
…………………….. (6.6)
Restando (6.5) a (6.6)
y2=s2=c2[cosh2 xc−sinh2 xc ]
Como: cos h2 xc=sinh2 x
c=1
Y2 = S2 = C2
De donde y=√c2+s2 ………………. (6.7)
Sustituyendo 6.7 en 6.1 la tensión T es:
T = wy ………………………….. (6.8)
La expresión 6.8 indica que la tensión en cualquier punto de coordenadas (X,
Y) sobre el conductor es wy Kg. Fuerza.
De acuerdo con 6.8, la tensión es mínima en el punto medio del claro y
máxima en los puntos de soporte del conductor. Si S es la longitud del claro y f la
flecha en metros y la longitud de la curva es 2S.
La tensión máxima se presenta en los puntos de soporte es decir cuándo
Y = C + f (metros)
Sustituyendo esto a 6.7
Y=√c2+s2=C+ f
Elevando al cuadrado ambos miembros:
c2+s2=c2+2Cf + f 2
De donde:
C= s2−f 2
2 f
Obteniéndose de aquí que si
Y = C + f
Tmax=wy=w (C+ f )=w ( s2−f 2
2 f+ f )
Tmax=w (s2+f 2 )2 f
Kg. fuerza…………… (6.9)
Y la tensión mínima ocurre en el punto medio del claro o sea cuando Y = C
metros, es decir:
Tmin=wy=wc=w ( s2−f 2 )2 f
Kg. fuerza……………… (6.10)
El procedimiento puede ser al contario, es decir, fijados los valores de
tensiones máximas y mínimas a aplicar, en particular la máxima en los puntos de
soporte, a partir de la ecuación (6.9) determinar la flecha f cuyo valor deberá dar
una altura mínima sobre el nivel del suelo de acuerdo con la tabla (6.1), entonces
de (6.9)
2 fTmax=ws2+wf 2demaneraque wf 2−2 fTmax+ws2=0
Y dividiendo la ecuación entre w se obtiene la ecuación de segundo grado
siguiente:
f 2−2Tmaxw
f +s2=0 ………………………………(6.11)
Cuya solución permite obtener los valores de f y sobre esto conviene hacer
los siguientes comentarios para la ecuación general de segundo grado.
aX2 + b x c = 0 con X como incógnita, en 6.11 a = 1:
b=2Tmaxw
,C=1.
Por lo que:
f=
−2Tmaxw
±√ 4T 2max
w2−4 s2
2
………………………. (6.12)
Dónde: 4T 2max
w2 ≫4 s2 para obtener una solución real, en el caso límite:
4T 2maxw2 =4 s2 y T2max=w2 s2
Obsérvese que en las (6.9), (6.10) y (6.11) las cantidades que intervienen
son la flecha (f), las tensiones T y la longitud del conductor al punto medio del
claro S
Tmax = W S
Y la longitud curvada del conductor es
s=Tmaxw
Para diseño se utiliza el valor mayor de f obtenido por la ecuación (6.12)
CALCULO DE LA TENSION MECANICA EN LAS LINEAS DE TRASNMISION AEREAS POR EL METODO DE LA PARABOLA
Como se mencionó anteriormente en la determinación de las tensiones
mecánicas y flechas en la líneas de trasmisión depende de varios factores además
de los relacionados directamente con las características del material, estos se
pueden agrupar como sigue: el tipo de torre usada, material de los conductores,
deflexión máxima en que se usara y desniveles en el terreno claro vertical y
horizontal, uso de las torres ( suspensión, remate, deflexión, transposición),
tensión de transmisión y numero de circuitos.
Estos factores tienen un gran grado de diversidad que se puede ver desde
distintos puntos de vista como son los niveles de tensión ( eléctrica), numero de
circuitos y características del terreno en donde se instalara la línea, lo que
finalmente determinará que método es el más adecuado para la determinación de
tensiones y flechas en las líneas; sin embargo se puede afirmar genéricamente
que en la mayoría de las líneas la flecha es pequeña comparada con el claro, de
manera que en forma aproximada se pueda decir sin mucho error que la longitud
del conductor curvado ( por su flecha) es aproximadamente igual a la longitud del
claro por lo que s=l /2
Se puede suponer que el peso para la mitad del claro se encuentra concentrado en ℓ/4.
Tomando momentos con respecto a p.
T . f=ws ( l4 ); S= l
2
T . f=wl2 ( l4 )
T . f=w( l¿¿2)8
¿
La tensión:
T=w( l¿¿2)8 f
¿ ……………………………………….. (6.13)
Tomando un elemento diferencial de longitud curvada de cable
Las tensiones en 0 y P medidas tangencialmente al conductor en estos
puntos son T y T1 respectivamente.
La componente vertical es:
T1 sin (8) = ws…………………………………………… (6.14)
La componente horizontal es:
T1 Cos(8) = T …………………………………………. (6.15)
Sea T = CW, donde C es una constante, de las ecuaciones anteriores si se divide
(6.14) entre (6.15)
tan 8= sc
…………………………………………………... (6.17)
La expresión 6.16 es válida no únicamente en el punto de soporte de la línea,
también lo es para cualquier otro punto, en particular para cualquier punto M, si S
es la distancia entre 0 y M. Por ejemplo para el elemento diferencial considerado
en el punto M.
¿
¿¿
Entonces tan(8) =dydx
= sc
¿¿
dsdy
=√ c2+s2
s
dy= SdS
√c2+s2
Integrando: y=√c2+s2+A
Donde A es una constante de integración. Si el origen se escoge de manera
que y= C cuando Z= 0 es decir que el origen se selecciona de manera que a una
distancia C esta debajo del punto más bajo 0 en el claro, entonces A=0
Y=√c2+s2 ………………………………….. (6.17)
La expresión anterior de la relación entre el desplazamiento vertical Y y la
distancia S medida a lo largo de la curva del conductor.
Para la relación entre X y S se procede como sigue:
Y2 = C2 + S2
Derivando con respecto a X
2 ydydx
=2 s dsdx
√c2+s2dydx
=Sdsdx
Pero como: dydx
= sc
Entonces:
(√c2+s2¿ sc=S
dsdx
dx= CdS
√c2+s2
Integrando:
X + B = C ln (z+√c2+s2 )
Cuando X = 0; S = 0, B = C lnC
Por lo tanto:
xc=ln
(s+√c2+s2 )c
De donde: s+√c2+s2=C .exc
O también 1
s+√c2+s2=1
ce
− xc ……………………………… (6.18)
Racionalizando el lado izquierdo de la ecuación anterior es decir numerador
y denominador se multiplican por f=s+√c2+s2 se tiene,
√c2+s2=c e−xc ……………………………………………. (6.19)
Sumando (6.18) y (6.19)
2√c2+s2=Cexc +Ce
− xc
Por lo que;
Y = c2
(C exc +C e
−xc )
Y = C cos hxc
………………………………………………………. (6.20)
Si se restan (6.18) y (6.19)
2S = C exc −Ce
−xc
S = c2¿
Por lo que,
S = C sinhxc
………………………………………………… (6.21)
La ecuación (6.4) y (6.20) son iguales y lo mismo ocurre con la ecuación
derivada de (6.4) y (6.21), que son las ecuaciones usadas para el método de la
catenaria.
En forma semejante si en la ecuación (6.20) o (6.4) se expande el término
cosh se tiene:
Y= c2¿
= c2¿
Como la relación xc
es menor que la unidad, se pueden despreciar todos los
términos después del segundo y la expresión anterior se simplifica.
Y=C {1+ x2
2c2 }=C+ x2
2c
Por lo que:
Y−C= x2
2c
Así se hace Y 1= x2
2c …………………………………….. (6.22)
La ecuación (6.22) es la ecuación de la parábola y de aquí el nombre del
método, en particular si la longitud del claro es ℓ cuando X = ℓ, Y 1=Y −C=f y la
máxima flecha en el punto medio de la línea a X = ℓ/2.
fmax=( l2
2)2c
= l2
8 c
Como T = cw, C=Tw
fmax=l2w8c
………………………………………….. (6.23)
TENSION EN LOS SOPORTES
En las expresiones anteriores calculadas por el método de la parábola se
emplea la tensión T que tiene en el punto medio del claro, en tanto que la cantidad
que se puede medir es la tensión en los soportes, la relación entre estas dos
cantidades se puede obtener a partir de los diagramas para el método de la
parábola como sigue:
En cualquier punto:
T1 cos(8) = T
Elevando al cuadrado ambos miembros:
T2 cos2 (8) = T2
Y también:
T1 sen(8) = ws
Elevando al cuadrado:
T2 sen2 (8) = w2s2
Sumando las expresiones que se elevaron al cuadrado:
T12 cos2 (8) + T1
2 sen2(8) = T2 + w2s2
T12= T + w2s2
También:
Y2 = C2 + s2
Y C = T/w
Entonces multiplicando por w2 y sustituyendo C = T/w
W2y2 = w2c2 + w2s2
W2y2 = T2 + w2s2
T12 = T2 + w2s2 = w2y2
T1 = wy
Pero: Y1 = Y – C; Y = Y1 + C
Entonces:
T1 = wy1 + wc
En los soportes (puntos de ensayo)
Y1 = f y T = Ts
Donde Ts es la tensión en los soportes.
Ts = wf + WC
Ts = T + wf …………………………………………………… (6.25)
Para flechas muy pequeñas el termino wf se puede despreciar ya que resulta
muy pequeño comparado con T y en estas condiciones la tensión es
prácticamente uniforme a lo largo del conductor.
INTRODUCCIÓN
La energía generada, ya sea hidroeléctrica o térmicamente, se transporta en
grandes bloques a través de las Líneas de Transmisión, las cuales se
interconectan por medio de subestaciones ubicadas tanto en los centros de
generación, como en los sitios donde se hace la reducción que permite distribuir
la energía a los consumidores finales.
El transporte de grandes bloques de energía corresponde al negocio de
transmisión el cual se hace a altos niveles de voltaje. Antes de llegar al usuario
final, la energía eléctrica se transforma a niveles de voltaje medios y a través de
redes, nuevas subestaciones y nuevos transformadores, se lleva hasta los puntos
de consumo.
La actividad de comercialización se encarga de comprar energía a los
Generadores, pagar el servicio de transporte a Transmisores y Distribuidores y
venderla al usuario final. La Transmisión eléctrica generalmente se transmiten
mediante los sistemas de corriente alterna, pero también se pueden utilizar los
sistemas de corriente continúa pero las más convenientes son mediante la
corriente alterna.
Hoy en día, el nivel de voltajes de transmisión son generalmente
considerados 110 kV y superiores. Voltajes Inferiores como 66 kV y 33 kV
generalmente se consideran voltajes de subtransmisión, pero que son
ocasionalmente se utiliza sobre largas líneas con cargas ligeras. Voltajes menos
de 33 kV son generalmente utilizados para distribución. Voltajes por encima de
230 kV son considerados extra alta tensión y requieren diferentes diseños en
comparación con los equipos utilizados en Voltajes más bajos. Líneas de
transmisión aérea son de alambre no aislado, por lo que el diseño de estas líneas
requiere mínimo autorizaciones a observarse para mantener la seguridad.
Cabe destacar que una línea de sobrecarga eléctrica es una línea de
transmisión de energía eléctrica suspendida por Torres o polos. Dado que la
mayoría del aislamiento se proporciona por vía aérea, líneas eléctricas son
generalmente el método de costo más bajo de la transmisión de grandes
cantidades de energía eléctrica.
Torres para Soporte de las líneas están hechas de acero (laminado), madera
(ya sea celosía estructuras o tubulares polos), hormigón, aluminio y plástico
reforzado ocasionalmente. El cable desnudo de conductores en la línea
generalmente están hechos de aluminio (llanura o reforzado con acero o
materiales compuestos a veces), aunque algunos cables de cobre se utilizan en
media tensión conexiones de distribución y de bajo voltaje para instalaciones del
cliente
.
CONCLUSIÓN
Una línea de transporte de energía eléctrica o línea de alta tensión es
básicamente el medio físico mediante el cual se realiza la transmisión de la
energía eléctrica a grandes distancias. Está constituida tanto por el elemento
conductor, usualmente cables de acero, cobre o aluminio, como por sus elementos
de soporte, las torres de alta tensión. Generalmente se dice que los conductores
tienen vida propia debido a que están sujetos a tracciones causadas por la
combinación de agentes como el viento, la temperatura del conductor, la
temperatura del viento, y otros.
Existen una gran variedad de torres de transmisión como son conocidas,
entre ellas las más importantes y más usadas son las torres de amarre, la cual
debe ser mucho más fuertes para soportar las grandes tracciones generadas por
los elementos antes mencionados, usadas generalmente cuando es necesario dar
un giro con un ángulo determinado para cruzar carreteras, evitar obstáculos, así
como también cuando es necesario elevar la línea para subir un cerro o pasar por
debajo/encima de una línea existente.
Existen también las llamadas torres de suspensión, las cuales no deben
soportar peso alguno más que el del propio conductor. Este tipo de torres son
usadas para llevar al conductor de un sitio a otro, tomando en cuenta que sea una
línea recta, que no se encuentren cruces de líneas u obstáculos.
La capacidad de la línea de transmisión afecta al tamaño de estas
estructuras principales. Por ejemplo, la estructura de la torre varía directamente
según el voltaje requerido y la capacidad de la línea. Las torres pueden ser postes
simples de madera para las líneas de transmisión pequeñas hasta
46 kilovoltios (kV). Se emplean estructuras de postes de madera en forma de H,
para las líneas de 69 a 231 kV. Se utilizan estructuras de acero independientes, de
circuito simple, para las líneas de 161 kV o más. Es posible tener líneas de
transmisión de hasta 1.000 kV.