CARACTERISTRICAS, TIPOS Y APLICACIONES DE LAS ESTRUCTURAS PARA SUBESTACIONES

ELECTRICAS Y LINEAS DE TRANSMISION

INTRODUCCION

Un aspecto importante dentro del diseño de una subestación eléctrica, o bien, de las líneas de transmisión corresponde al diseño de la estructura, porque tiene la función de soportar, montar e instalar debidamente el equipo eléctrico, para ello se requieren estructuras hechas de acero o aluminio que requieren cimientos de concreto. el diseño debe realizarse tomando en cuenta las condiciones ambientales y los esfuerzos que deberán soportar dichas estructuras, “toda consideración debe ser tomado en base a las normas”.

ESTRUCTURAS DE SOPORTE EN UNA SUBESTACION ELECTRICA

CARACTERISTICAS Son usados para soportar, montar e instalar adecuadamente el

equipo eléctrico. Son fabricados a base de acero, aluminio o madera, así como

fundaciones de hormigón.

Las estructuras metálicas utilizadas en subestaciones eléctricas, considerando su uso, se pueden clasificar en mayores y menores.

Cuando las estructuras son de acero o aluminio requieren fundaciones de hormigón; mientras que en las de madera no son necesarias.

También es necesario fundaciones de hormigón para el apoyo de disyuntores, reactores, transformadores, condensadores y otros equipos eléctricos pesados.

Su diseño consiste en columnas de simple perfil angular o tubulares, estructuras rígidas compuestas por compuestas por perfiles angulares o tubulares, o estructuras reticuladas formadas por angulares.

• TIPOS

Las estructuras para cables aéreos pueden ser en postes de madera, estructuras reticuladas de aluminio o de acero o estructuras de acero con marco en forma de A. las estructuras de acero o aluminio pueden disponerse en su estado natural, las de acero al carbón deben protegerse por galvanizados o pinturas, las de madera deben poseer un acabado aplicado por vía térmica o a presión.

ESTRUCTURAS PARA LINEAS DE TRANSMISION

El tipo de estructuras a utilizar para el diseño y en consecuencia la construcción de una Línea de Transmisión aérea, depende principalmente:

Están constituida por elemento conductor, usualmente cables de acero, cobre o aluminio.

La capacidad de la línea de transmisión afecta al tamaño de estas estructuras principales.

 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.

Estructuras hechas de perfiles de acero, como medio de sustentación del conductor se emplean aisladores de disco o aisladores poliméricos y herrajes para soportarlos.

Del nivel de tensión eléctrica de operación Calibre del conductor a ser instalado. Cantidad de circuitos necesarios para el enlace a la red

eléctrica. Disposición de fases en el espacio Los costos o presupuesto destinado para su construcción Zonas por donde pasará la trayectoria de la Línea de

Transmisión.

Elementos principales en una línea aérea de transmisión

Aisladores : Vidrio-porcelana, Hule sintético. Torres o Postes: De madera, Cemento, Acero. Seccionadores: Cuchillas e interruptores. Conductores: Acero, cobre o aluminio. Banco de capacitores Apartarrayos Pararrayos Hilos de guarda

La Subdirección de Programación de la CFE es la encargada de determinar, de manera preliminar, el tipo de estructura a emplear en cada Línea de Transmisión, con base en los requerimientos de transmisión de energía; de manera particular, durante el recorrido de la trayectoria y durante el proceso de diseño, es posible detectar la necesidad de utilizar otro tipo de estructuras.

a) Torres autosoportadas 

Son estructuras formadas por celosía(enrejado) de acero, que por su geometría y diseño son capaces de soportar su propio peso y las fuerzas ejercidas por los cables conductores y de guarda. Resultan ser el diseño más económico aún en casos de requerimientos de torres de gran altura.

Debido a su aplicación en cualquier tipo de terreno, las torres autosoportadas son los tipos de estructuras más tradicionalmente usadas para líneas de transmisión aéreas. 

• TIPOS

Partes que conforman las torres autosoportables

Son estructuras formadas por celosía(enrejado) de acero, que para soportar su propio peso y las fuerzas ejercidas por los cables conductores y de guarda, requieren de cables anclados al terreno, denominados “retenidas”. Las torres de retenidas son de dimensiones robustas, peso ligero y constante mantenimiento.

La aplicación de torres con retenidas es común para líneas largas de sólo un circuito, especialmente parar terreno plano y accesible, por razones económicas y de estética. Para el uso de estas torres en zonas agrícolas se debe prever el refuerzo de anclas en la cimentación para minimizar el daño por impacto de la maquinaria agrícola.

b) Torres de retenidas

Partes que conforman las torres retenidas tipo portal

Partes que conforman las torres retenidas tipo V

Los marcos de remate son comúnmente usados como estructuras mayores en las subestaciones eléctricas.

Sin embargo, también son aplicables en líneas de transmisión; principalmente en cruzamientos por debajo de otras líneas de transmisión, esto para lograr los libramientos de distancias dieléctricas.

c) Torres de marco de remate

Son estructuras conformadas por secciones cónicas de acero, de apariencia esbelta.

Son frecuentemente usados en zonas urbanas y suburbanas donde los anchos de derechos de vía son estrechos y solo es posible el uso de claros interpostales cortos.

Es común que se usen para niveles de tensión eléctrica a partir de los 115 kV.

Con estos tipos de estructurases posible alcanzar alturas relativamente altas para el enganche de los cables

Son de elevado costo.

c) Postes troncocónicos

Partes que conforman un poste troncocónico

Surgen ante la necesidad de contar con postes de transmisión de energía en redes de distribución y subtransmisión para niveles de tensión eléctrica de hasta 115 kV, permitiendo contribuir con las restricciones del ancho de derecho de vía en zonas urbanas.

Su diseño estructural garantiza el adecuado comportamiento de las cargas mecánicas que actúan sobre la estructura

La silueta del poste reduce al mínimo el espacio requerido para su instalación.

Son ligeros, económicos y su montaje es muy sencillo en comparación a las torres de celosía convencionales.

La instalación de los aisladores se realiza directamente sobre la estructura y generalmente se utilizan aisladores tipo poste para el uso en suspensión.

La aplicación de estos postes es para claros relativamente cortos, en comparación con otro tipo de estructuras (postes troncocónicos, madera y torres de acero).

c) Postes Morelos

Partes tipo Morelos

d) Estructuras formadas por postes de madera

Tienen versatilidad desde voltajes de media tensión hasta 115 kV y en algunos países hasta 230 kV.

Conformando estructuras denominadas “tipo H” y “tercias” para su uso en suspensión y tensión, respectivamente .

Se emplean para soportar los esfuerzos mecánicos a los que se someten las estructuras.

Las partes principales para este tipo de estructuras son:

Crucetas de acero para conductores e hilos de guarda. Brazos de tablón, para postes de madera. Brazos en “V” o “X” para las configuraciones en H. Herrajes y accesorios.

Estructura formada por poste de madera tipo H

Estructura formada por poste de madera tipo tercia

Tienen la misma aplicación y conformación que las estructuras formadas por postes de madera, sustituyendo únicamente la madera por postes de concreto de sección “I”

e) Estructuras formadas por postes de concreto sección “I”

• CRITERIOS PARA EL DISEÑO

TIPO DE CARGA COMBINACION DE LAS CARGAS ALTURA LIBRE CONFIGURACION DEL TERRENO CONEXIÓN A TIERRA