Línea aérea de media tensión

Electrónica. Instalaciones. Impedancia. Cables. Apoyos

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1. Proyecto de ejecución:

1.1. Memoria:

El proyecto que se define a continuación, trata sobre la distribución de una nueva red eléctrica de 20 KV de tensión con una longitud de 3 Km en zona B y zona C con un apoyo en ángulo.

Dicha línea estará ubicada en el monte Urkiola, cuyo terreno es normal.

    • Se van a utilizar los siguientes materiales:

      • Apoyos de tipo P-400-12 y P-400-18 (ver Tabla 5).

      • La cruceta será de tipo plana BH-40 (ver Tabla 4).

      • El cable será de tipo LA-30 (ver Tabla 1).

    • La duración de ejecución de dicha red está prevista en dos fases:

      • Fase 1: 1mes Colocación de materiales a utilizar en la zona de instalación.

      • Fase 2: 2meses Instalación de los componentes de dicha red eléctrica.

Por consiguiente la duración de ejecución estimada es de 3 meses, dependiendo de las condiciones climáticas que se den.

Los cálculos que se detallan a continuación están totalmente de acuerdo con el ministerio de industria.

La bibliografía consultada es la siguiente:

  • Ed. ITP Paraninfo.

  • Internet.

  • Fotocopias suministradas por el profesor.

  • DEFINICIONES:

      • Cálculos eléctricos:

        • Reactancia media por Km:

    Dm=!*"(D12*D23*D31) [mm]

    Dm=!*"(2*2*4)

    Dm=2'52 m2520mm

    Mk=[(K+4.605*(log*(2*Dm/d))]*10-4 [H/Km]

    Mk=[(0.64+4.605*(log*(2*2520/7.14))]*10-4

    Mk=0.0014H/Km

        • Impedancia de línea por Km:

    Zk=Rk+jXk

    Xk=w*Mk=2**f*Mk=2**50*0.0014

    Xk=0.44/Km

    Zk="(Rk²+Xk²) [/Km]

    Zk="(1.0749²+0.44²)

    Zk=1.161/Km

    I=S/("3)*V [A]

    I=630000/("3)*20000

    I=18.18A

    V="3*(I*L*(Rcos+Xsen)) [V]

    V="3*(18.18*3*(1.0749*0.8+0.44*0.6))

    V=106.2V

    LEYENDA:

    XkReactancia [/Km]

    fFrecuencia [Hz]

    DmSeparación media geométrica entre conductores [mm]

    dØ del conductor [mm]

    KConstante: Conductores masivos0.5

    Conductores cableados(7)=0.64; (37)=0.53

    ZkImpedancia de la línea [/Km]

    RkResistencia de la línea [/Km]

    XkReactancia de la línea [/Km]

    - Caida de tensión:

    V%=106.2*100/20000 V%=0.531V<5%

    La caida de tensión máxima no debe exceder del 5%.

    CARACTERÍSTICAS

    DESIGNACIÓN

    LA-30

    Sección aluminio, mm².

    26.7

    Sección acero, mm².

    4.4

    Sección total, mm².

    31.1

    Resistencia eléctrica a 20ºC, /Km.

    1.0749

    Composición alambres aluminio + acero.

    6+1

    Diámetro aparente del cable mm.

    7.14

    Carga mínima de rotura Kp.

    1010

    Módulo de elasticidad Kp/mm².

    8100

    Coeficiente de dilatación ºC-1.

    19.1*10-6

    Peso Kp/Km.

    107.9

    Tabla 1

    CONDICIONES

    ZONA B

    ZONA C

    MÁXIMA TENSIÓN

    SOBRECARGA

    SOBRECARGA

    -15ºC

    Hielo

    -20ºC

    Hielo

    Tabla 2

    CONDICIONES

    ZONA B

    ZONA C

    FLECHA MAXÍMA

    SOBRECARGA

    SOBRECARGA

    0ºC

    Hielo

    0ºC

    Hielo

    15ºC

    Viento

    15ºC

    Viento

    50ºC

    Ninguna

    50ºC

    Ninguna

    Tabla 3

      • Cálculo mecánico de cables:

        • Ecuación cambio de condiciones:

    l1-l2=[(a³*p1²)/(24*T1²)-(a³*p2²)/(24*T2²)]

    La variación de longitud es debida a los efectos de la dilatación debida a la diferencia de temperaturas y diferencia de tensiones mecánicas debidas a la elasticidad del cable.

    l1-l2=[(a**(1-2))]

    Coeficiente de dilatación lineal [ºC-1]

    l1-l2=[(a/(s*E)*(1-2)]

    EMódulo de elasticidad del cable [Kp/mm²]

    sSección del cable [mm²]

    [(a³*p1²)/(24*T1²)-(a³*p2²)/(24*T2²)]=[(a**(1-2))+(a/(s*E)*(T1-T2)]

    SIMPLIFICADO:

    T2²*(T2+A)=B nuevas condiciones

    A=[(s*E*a²*p1²)/(24*T1²)]-(T1²)-[*s*E*(1-2)]

    B=[(s*E*a²* p2²)/24]

    T1Tensión inicial [Kp]

    T2Tensión final [Kp]

    1Temperatura inicial [ºC]

    2Temperatura final [ºC]

    p1Carga mecánica inicial [Kp/m]

    p2Carga mecánica final [Kp/m]

    aVano [m]

    sSección del conductor [mm²]

    EMódulo de elasticidad [Kp/mm²]

     Coeficiente de dilatación [ºC-1]

        • Cálculo de la flecha:

    A B

    --------------------------------

    f

    fig. 1

    f=[(p*a²)/(8*T)]

    pPeso del conductor [Kp/m]

    aVano [m]

    TTensión horizontal [Kp]

    fFlecha [m]

    l=[(a+((8*f²)/(3*a))]=[(a+((a³*p²)/(24*T))]

    lLongitud del cable [m]

    Son válidas solo para vanos menores a 300m y con apoyos con desnivel menor del 10%.

    Para los que no cumplan la condición de arriba:

    f=[p*a*b)/(8*T)]

    a

    B

    f

    A

    fig. 2

    bDistancia entre apoyos

    • Presiones debidas al hielo:

    Sobrecarga del hielo:

          • ZONA B: 500m÷1000m

          • ZONA C: >1000m

    Ph=K*"d [Kp/m]

    Kcte; ZONA B=0.18, ZONA C=0.36

    dØ del cable [mm]

    P

    Pt=P+Ph [Kp/m]

    Ph

    fig. 3

    • Presiones debidas al viento: Supone un viento de 120Km/h.

    Cable de diámetro inferior a 16 mm, 60Kp.

    Sobrecarga del viento:

    PT="P²+ Pv² [Kp/m]

    Pv=pv*d [Kp/m]

    pvPresión del viento [Kp/m]

    dØ del cable [m]

    PvSobrecarga del viento [Kp/m]

    Pv

    P PT

    fig. 4

        • Cálculo de apoyos:

    Se va a dimensionar una línea que va ha estar constituida por 31 apoyos, de los cuales uno va a ser un apoyo en ángulo que estará situado en la ZONA B y otros dos de ellos van a ser unos apoyos de fin de línea que estarán situados al principio y al final de la línea aérea, todos ellos contarán con cruceta tipo plana BH-40 cuyas dimensiones son las siguientes:

    Dimensiones de la cruceta

    Designación

    L1(m)

    B(m)

    BH-40

    4.00

    1.20

    Tabla 4

    he=[((Ht/15)+0.5)]

    Apoyos de alineación

    • Esfuerzos transversales: es el esfuerzo perpendicular a la dirección de la línea que el apoyo soporta debido a la acción del viento sobre los conductores, aisladores y sobre el propio apoyo.

    • Eolovano es la semisuma de las longitudes a1 y a2 de los vanos que concurren en el apoyo.

    ae=½*(a1+a2)

    ae=Eolovano(m)

    a1 a2

    fig. 5

    El esfuerzo en la punta despreciando la acción del viento sobre los aisladores y cruceta.

    Fv=pv*ae*d

    FvFuerza del viento [Kp]

    pvPresión del viento [Kp/m²]

    aeEolovano [m]

    dØ [m]

    Ft=[(Fv*(2h1+h2))/H]

    Ft*H=[(2Fv*h1)+(Fv*h2)]

    Fv

    Fv Ft Fv

    h2 h1 H

    fig. 6

      • Esfuerzo longitudinal:

    Fl=[(8*Tmax*(2*h1+h2))/(100*H)]

    Apoyos de ángulo

    Pv Pv

    /2 a2 Tmax

    /2 /2

    F

    a1

    fig. 7

    F=[(2*Tmax*(cos /2))]

    FEsfuerzo resultante en el apoyo [Kp]

    TmaxTensión máxima según hipótesis considerada [Kp]

    Ángulo que forman los vanos que concurren en el apoyo.

    La fuerza máxima horizontal que soportará el apoyo será:

            • Esfuerzo transversal:

    Fv=[(pv*½(a1+a2)*d*sen /2)]=[(pv*ae*d*sen /2)]

    Ft=[((2*Tmax*cos /2)+(pv*ae*d*sen /2))]

    F*H=[((f1*h1)+(f2*h2)+(f3*h3))]

    fig. 8

            • Esfuerzo longitudinal:

    Fl=[((8*Tmax*3*h)/(100*H))]

    Fl=[((8*(Tmax*h1)+(Tmax*h2)+(Tmax*h3)/(100*H))]

    Apoyos de fín de línea

            • Esfuerzo transversal:

    Es el mismo que en el apoyo en alineación teniendo en cuenta que el viento solo actúa sobre uno de los semivanos.

    ae=½*a1

            • Esfuerzo longitudinal:

    Fl=[((Tmax*3h)/(H))]

        • Cálculo de la longitud de cable a utlizar:

    Este cálculo se realizará con la ecuación cambio de condiciones anteriormente definida en el correspondiente apartado.

    L=[(a*(1+((a*p²)/(24*T²))))]

    aVano [m]

    pPeso del conductor [Kp/m]

    TTense del cable [Kp] 25º C

    Propio peso del cable

    *Nota: El número de vanos a utilizar viene definido por los cálculos abajo indicados.

    1.1.2. CÁLCULOS:

    Flecha con tensión máxima:

    1=-15ºC

    p1=Hielo

    T1=Tmax/3

    T1=1010/3=336.67Kp

    f=(0.1079*100²)/(8*336.67)=0.4m

    ZONA B

    Flecha con cambio de condiciones:

    Condición 1

    1=-15ºC

    p1=Hielo

    T1=336.67Kp

    p2=Hielo

    2=0ºC

    Sobrecarga debida al hielo:

    Ph=0.18*"7.14=0.481Kp/m

    Pt=0.1079+0.481=0.5889Kp/m

    A=[(31.1*8100*100²*0.5889²)/(24*336.67²)]-(336.67)-

    [((19.1*10-6)*31.1*8100*(-15-0))]

    A=56.65

    B=[(31.1*8100*100²)/24]

    B=36401333

    313.5²(313.5+56.65)=36401333

    f1=[(0.1079*100²*0.5889²)/(8*313.5)]

    f1=0.43m

    Condición 2

    1=-15ºC

    p1=Hielo

    T1=336.67Kp

    p2=Viento

    2=15ºC

    Sobrecarga debida al viento:

    Pv=60*0.00714=0.43Kp/m

    PT="(0.1079²+0.43²)=0.44Kp/m

    A=[(31.1*8100*100²*0.5889²)/(24*336.67²)]-(336.67)-

    [((19.1*10-6)*31.1*8100*(-15-15))]

    A=128.82

    B=[(31.1*8100*100²*0.44²)/24]

    B=203200740

    236²(236+128.82)=20320740

    f2=[(0.1079*100²)/(8*236)]

    f2=0.57m

    Condición 3

    1=-15ºC

    p1=Hielo

    T1=336.67Kp

    p2=Propio peso del cable=0.1079Kp/m

    2=50ºC

    A=[(31.1*8100*100²*0.5889²)/(24*336.67²)]-(336.67)-

    [((19.1*10-6)*31.1*8100*(-15-50))]

    A=297.23

    B=[(31.1*8100*100²*0.1079²)/24]

    B=1222016

    58.5²(58.5+297.23)=1222016

    f3=[(0.1079*100²)/(8*58.5)]

    f3=2.3m

    ZONA C

    Flecha con cambio de condiciones:

    Condición 1

    1=-20ºC

    p1=Hielo

    T1=336.67Kp

    p2=0ºC

    2=Hielo

    Ph=0.36*"7.14=0.962Kp/m

    Pt=0.1079+0.962=1.07Kp/m

    A=[(31.1*8100*100²*1.07²)/(24*336.67²)]-(336.67)-

    [((19.1*10-6)*31.1*8100*(-20-0))]

    A=820

    B=[(31.1*8100*100²*1.07²)/24]

    B=120171566

    324²(324+820)=120171566

    f1=[(0.1079*100²)/(8*324)]

    f1=0.42m

    Condición 2

    1=-20ºC

    p1=Hielo

    T1=336.67Kp

    p2=15ºC

    2=Viento

    Pv=60*0.00714=0.4284Kp/m

    Pt=0.1079+0.4284=0.5363Kp/m

    A=[(31.1*8100*100²*0.5363²)/(24*336.67²)]-(336.67)-

    [((19.1*10-6)*31.1*8100*(-20-15))]

    A=98.07

    B=[(31.1*8100*100²*0.5363²)/24]

    B=30189072

    282²(282+98.07)=30189072

    f2=[(0.1079*100²)/(8*282)]

    f2=0.49m

    Condición 3

    1=-20ºC

    p1=Hielo

    T1=336.67Kp

    p2=Ninguna=Propio peso del cable=0.1079Kp/m

    2=50ºC

    A=[(31.1*8100*100²*1.07²)/(24*336.67²)]-(336.67)-

    [((19.1*10-6)*31.1*8100*(-20-50))]

    A=1060

    B=[(31.1*8100*100²*0.1079²)/24]

    B=1222016

    33²(33+1060)=1222016

    f3=[(0.1079*100²)/(8*33)]

    f3=4.1m

    ZONA B

    Apoyos de alineación y de ángulo cuyo cambio de dirección tiene un ángulo de 30º (ángulo de la línea 150º) con cruceta tipo BH-40 tienen vanos contiguos de 100m (ver Tabla 4).

    Las dimensiones son para un tipo de terreno normal como se ha dicho anteriormente.

    El apoyo son de tipo P-400-12 cuyas dimensiones se pueden observar en la tabla expresamente descrita anteriormente (ver Tabla 5).

    Altura total (HT)

    12

    18

    P-400

    h

    1.50

    1.50

    HP

    12.70

    16.70

    a

    0.90

    1.10

    Tabla 5

    he=(12/15)+0.5

    he=1.3m

    Apoyo de alineación:

    Fuerza transversal:

    ae=½*100

    ae =50m

    Fv=60*50*(7.14*10-3)

    Fv=21.420Kp

    Ft=[((21.420*3*11.8)/(10.5))]

    Ft=72.216Kp

    Fuerza longitudinal:

    Fl=[((8*336.67*3*11.8)/(100*10.5))]

    Fl=90.8Kp

    Apoyo en ángulo:

    Fuerza transversal:

    Fv=[(60*50*(7.14*10-3)*(sen150/2))=20.690Kp

    Ft=[(2*336.67*(cos150/2)+(60*50*(7.14*10-3)(sen150/2)))]

    Ft=194.96Kp

    Fuerza longitudinal:

    Fl=[((8*336.67*3*11.8)/(100*10.5))]

    Fl=90.8Kp

    *NOTA:Los apoyos de alineación serán los mismos para toda la ZONA B, es decir los cálculos efectuados en los apoyos de alineación son iguales en toda la ZONA B.

    ZONA C

    Apoyos de alineación con cruceta tipo BH-40 tiene vanos contiguos de 100m (ver Tabla 4).

    Las dimensiones son para un tipo de terreno normal como se ha dicho anteriormente.

    El apoyo son de tipo P-400-18 cuyas dimensiones se pueden observar en la tabla expresamente descrita anteriormente (ver Tabla 5).

    he=(18/15)+0.5

    he=1.7m

    Apoyo de alineación:

    Fuerza transversal:

    Ft=[(21.420*3*18.2)/(16.5)]

    Ft=70.88Kp

    Fuerza longitudinal:

    Fl=[(8*336.67*3*18.2)/(100*16.5))]

    Fl=89.13Kp

    *NOTA:Los apoyos de alineación serán los mismos para toda la ZONA C, es decir los cálculos efectuados en los apoyos de alineación son iguales en toda la ZONA C.

    Los apoyos de la ZONA B son de 12 m de altura y los apoyos de la ZONA C son de 18m de altura, tanto los de alineación como el de ángulo.

    ZONA B

    Longitud del cable entre apoyos:

    A=[((31.1*8100*100²*0.5889²)/(24*336.67²)-(336.67)-(19.1*10-6)*31.1*8100*(-15

    -25))]

    A=177

    B=[((31.1*8100*100²*0.1079²)/(24))]

    B=1222016

    70²*(70+177)=1222016

    L=[(0.1*(1+((0.1*0.1079²)/(24*70²))))]

    L=100.000001m=0.100000001Km

    ZONA C

    Longitud del cable entre apoyos:

    A=[((31.1*8100*100²*1.07²)/(24*336.67²)-(336.67)-(19.1*10-6)*31.1*8100*(-20

    -25))]

    A=940

    B=[((31.1*8100*100²*0.1079²)/(24))]

    B=1222016

    35²*(35+940)=1222016

    L=[(0.1*(1+((0.1*0.1079²)/(24*35²))))]

    L=100.000004m=0.100000004Km

    Nº de vanos totales:

    Si la línea aérea mide 3Km y voy a poner apoyos cada 100m el nº de vanos es 90 porque entre apoyo y apoyo van 3 cables.

    aT=3000m/100m=30*3=90 vanos

    Longitud total del cable a utilizar en la instalación:

    ZONA B

    L=100.000001m=0.100000001Km

    Nº de cables=3

    a=17

    0.100000001*3*17=5.10000051Km

    ZONA C

    L=100.000004m=0.100000004Km

    Nº de cables=3

    a=13

    0.100000004*3*13=3.900000156Km

    Lt=5.10000051+3.900000156

    Lt=9.000000666Km

  • PLANOS:

  • NOMBRE DEL PLANO

    Nº DE HOJA

    Nº DE PLANO

    PROGRAMA UTILIZADO PARA SU REALIZACIÓN

    Curva de nivel 1 ZONA B Y C

    1

    1

    Autocad 2000

    Curva de nivel 2 ZONA B Y C

    1

    2

    Autocad 2000

    Cruceta BH-40

    2

    3

    Autocad 2000

    Apoyo P-400-12

    3

    4

    Autocad 2000

    Apoyo P-400-18

    3

    5

    Autocad 2000

    Cimentación apoyo

    P-400-12

    4

    6

    Autocad 2000

    Cimentación apoyo

    P-400-18

    4

    7

    Autocad 2000

  • PRESUPUESTO:

  • CANTIDAD

    ELEMENTO

    SECCIÓN (mm²)

    DIÁMETRO (mm)

    MATERIAL

    P.V.P. (PTAS)

    P.V.P. TOTAL (PTAS)

    EUROS (€)

    TOTAL EUROS (€)

    90

    Vanos

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    9000.666m

    Cable

    31.1

    7.14

    Aluminio acero

    /

    /

    /

    /

    18

    Apoyo

    P-400-12

    /

    /

    Metálico

    /

    /

    /

    /

    13

    Apoyo

    P-400-18

    /

    /

    Metálico

    /

    /

    /

    /

    31

    Cruceta

    /

    /

    Metálico

    /

    /

    /

    /

    TOTAL+IVA 16%=////////////////PTAS

    TOTAL+IVA 16%=///////////////EUROS (€)

  • PLIEGO DE CONDICIONES:

  • La forma de pago de está instalación se hará de la siguiente forma:

    El 60% del presupuesto se cobrará cuando el contrato sea firmado por el interesado y lo restante se cobrará cuando se haya terminado la instalación.

    Solo se permitirá la manipulación de dicha instalación a los correspondientes instaladores debido a que su mal debida manipulación es peligro de muerte.

    El mantenimiento de dicha línea aérea será anual, si no se encuentra alguna anomalía en ella.

    Todas estas condiciones están aplicadas por el Reglamento de Baja Tensión (RBT).

    Si existe algún problema no olvide que estamos a su disposición con un servicio de 24h.

    El presupuesto está reducido lo máximo posible de acuerdo a nuestras posibilidades.

    Línea aérea de media tensión

    12

    b