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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICO DE ALTA TENSIÓN (34.5 kV) Y BAJA TENSIÓN (120/240 V), DEL SECTOR BOCAS DE RÍO VIEJO UBICADO EN GUASDUALITO ALTO APURE

Br. José Antonio Carrero Gutiérrez

Mérida, Julio 2008

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICO DE ALTA TENSIÓN (34.5 kV) Y BAJA TENSIÓN (120/240V), DEL SECTOR BOCAS DE RÍO VIEJO UBICADO EN GUASDUALITO ALTO APURE

Trabajo presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electricista

Autor: Br. José Antonio Carrero Gutiérrez. Tutor: Dra. Marisol Dávila. Asesor: Ing. Juan Pérez.

Mérida, Julio 2008

ii UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICO DE ALTA TENSIÓN (34.5 kV) Y BAJA TENSIÓN (120/240 V), DEL SECTOR BOCAS DE RÍO VIEJO UBICADO EN GUASDUALITO ALTO APURE

Br. Carrero G. José A.

Trabajo de Grado, presentado en cumplimiento parcial de los requisitos exigidos para optar al título de Ingeniero Electricista, aprobado en nombre de la Universidad de Los Andes por el siguiente Jurado.

_____________________________ Prof. Ernesto Mora C.I. 3.499.666

______________________________ Prof. Lelis N. Ballester U. C.I. 13.098.939

_______________________________ Prof. Marisol Dávila C.I. 3.499.666

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DEDICATORIA

A Dios; que nunca ha estado ausente en ningún instante de mi vida y a guiado mis pasos, gracias por estar conmigo en los buenos y malos momentos de mi vida y por ser fuente de inspiración a lo largo de mi carrera universitaria. A mi madre, la persona más importante en mi vida su apoyo incondicional siempre es un punto de partida en mis tropiezos, dándome ánimos cuando me sentía derrotado hicieron posible este logro. A mi padre, tu respaldo y apoyo en los buenos y malos momentos fueron mi norte en la realización de este trabajo, hoy más que nunca me siento orgulloso de dedicarte este logro. A mis hermanos, José Luís y Vanessa, sólo espero ser un buen ejemplo para el cumplimiento de sus metas y mi apoyo siempre será incondicional. Y a todos aquellos que de alguna u otra forma fueron personas influyentes dentro de mi vida, este trabajo es para ellos.

JOSÉ CARRERO

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AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, le doy gracias a Dios por darme el don de la vida y la salud, regalos con los cuales he podido disfrutar de las oportunidades que me ha brindado. A mis padres, José Ramón Carrero y Maria Antonia Gutiérrez, que con esfuerzo y constancia han logrado sacar adelante nuestra familia y fomentar en mis hermanos y en mi, una conducta y carácter de colaboración, humildad, superación, dignidad, trabajo y confianza en sí mismo. A mis hermanos, por su atención, apoyo y cariño incondicional. A mi abuela, Tías, Tíos y primos, por creer en mí y brindarme su apoyo en los momentos en que los he necesitado. A mis amigos, con quienes he aprendido a trabajar en equipo y me han hecho querer una tierra lejana, como si fuera mi casa. A la ilustre Universidad de los Andes, por ser una de mis casas de estudios y permitirme adquirir los conocimientos necesarios para ejercer la carrera de Ingeniería Eléctrica, teniendo siempre presente nuestro compromiso con la sociedad mejorando cada día el nivel profesional y fortaleciendo nuestro sentido de pertenencia social. A la Prof. Marisol Dávila, por su colaboración y asesoramiento en la elaboración del presente trabajo de grado. A los Ingenieros Elio Montilla y Juan Pérez, por depositar su confianza en mí y permitirme formar parte de este gran equipo de trabajo como lo es La Gerencia de Desarrollo Urbano. A todo el personal de la Gerencia de Desarrollo Urbano, por brindarme su apoyo y colaboración durante la realización de esta investigación.

A todos muchas gracias.

v CARRERO, José. Diseño de un Sistema de Distribución Eléctrico de Alta Tensión (34.5 kv) y Baja Tensión (120/240 v), del sector Bocas de Río Viejo Ubicado en Guasdualito Alto Apure, Universidad de Los Andes. Tutor: Dra. Marisol Dávila. Julio del 2008.

RESUMEN

Como parte de la ejecución de proyectos de carácter social que despliega la Gerencia de Desarrollo Urbano se plantea el Diseño de un Sistema de Distribución Eléctrico de Alta Tensión (34.5 kV) y Baja Tensión (120/240 V), del Sector Bocas de Río Viejo Ubicado en Guasdualito Alto Apure y tiene como objetivo satisfacer las necesidades de las comunidades pertenecientes a dicho sector, ya que no cuentan con un sistema de redes eléctricas para ofrecer el servicio de esta energía a sus habitantes. La puesta en marcha de un sistema eficiente de distribución de energía eléctrica permitirá a las familias que conforman este sector gozar de los beneficios y comodidades básicas que ello implica. Se realizó el levantamiento en campo, considerando como premisa la selección del trayecto que debe seguir la línea aérea tomando en cuenta, fácil acceso vial para fines de mantenimiento, menor formación de ángulos en el trayecto, mínimo cruce de (caminos, carreteras y paso de personas), además, se realizó el censo de las viviendas que se encuentran en esta zona para estimar la carga que será conectada, de esta forma poder determinar la capacidad de los equipos de transformación que alimentarán dichas cargas, así como poder realizar la selección de los conductores de alta tensión (34.5 kV) y baja tensión (120/240), que cumplan con las capacidades nominales de corriente, caída de tensión y con las condiciones mecánicas a las que estará sometido. Finalmente, se realiza un estimado de costos del proyecto, a fin de que sea entregado al ente contratante para la posterior ejecución del mismo.

Descriptores: Diseño de Redes de Distribución Primaria, Protecciones de Redes de Distribución, Estimado de Costos.

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ÍNDICE GENERAL

DEDICATORIA AGRADECIMIENTOS RESUMEN ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE TABLAS ÍNDICE DE FIGURAS INTRODUCCIÓN iii iv v vi viii x 1 pp 3 3 7 7 7 8 8 12 12 13 13 15 15 17 17 18 21 22 22 23 34 36 36 36 36 37

Capítulo

1. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. Descripción de la empresa 1.2. Antecedentes 1.3. Planteamiento del Problema 1.4. Justificación e importancia del trabajo 1.5. Objetivos 1.6. Marco Metodológico 2. MARCO TÉORICO 2.1. Generación, transmisión y distribución de la electricidad 2.2. Sistema de Distribución 2.3. Transformador de Distribución 2.4. Conductores Eléctricos 2.5. Conexiones Eléctricas 2.6. Acometida Eléctrica 2.7. Protecciones Eléctricas 2.8. Demanda de Energía 2.9 Cálculo de alumbrado público 2.10. Cálculo de selección del conductor en baja tensión 2.11. Cálculos eléctricos del diseño de la línea aérea de 34.5 kV. 2.12. Cálculo mecánico en el diseño de la línea aérea de 34.5 kV del sector Bocas Río Viejo 2.13. Diseño de la fundación 3. DISEÑO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN 3.1. Determinación de la demanda máxima 3.1.1. Demanda máxima de la comunidad A 3.1.2. Alumbrado Público 3.1.3. Selección del conductor de baja tensión

vii 3.1.3.1. Selección del conductor por capacidad de corriente 3.1.3.2 Selección del conductor por caída de tensión 3.1.4. Demanda diversificada en áreas no residenciales 3.1.5. Demanda máxima de las comunidades 3.1.6. Protecciones de los transformadores 3.2. Selección del conductor en baja tensión para cada comunidad 3.3. Determinación del circuito alimentador en alta tensión 3.3.1. Diagrama unifilar 3.3.2. Selección del conductor en alta tensión 3.3.2.1. Selección del conductor por capacidad de corriente 3.3.2.2. Selección del conductor por caída tensión 38 38 39 39 40 41 42 42 42 43 43

4. DISEÑO DE LA LÍNEA AÉREA DE 34.5 kV DEL SECTOR BOCAS DE 44 RÍO VIEJO 4.1. Cálculos mecánicos del diseño de la línea aérea de 34.5 kV del sector Bocas de Río Viejo 44 4.1.1. Cálculo mecánico del conductor usado en el diseño de la línea aérea de 34.5 kV del sector Bocas de Río Viejo 4.1.2. Cálculo mecánico del apoyo usado en el diseño de la línea aérea de alta tensión 34.5 kV del sector Bocas de Río Viejo 4.1.2.1. Descripción de la alturas y secciones del apoyo en estudio 4.1.2.2. Cálculo de esfuerzos trasversales 4.1.2.3. Cálculo de esfuerzos verticales 4.1.2.4. Resultados del cálculo de la fuerza vertical máxima 4.1.2.4. Verificación de las secciones del poste 4.2. Diseño de la fundación 4.3. Cálculo mecánico del conductor usado en el diseño de la línea aérea en baja tensión en el sector Bocas de Río Viejo 4.4. Cálculo mecánico del apoyo usado en los tramos de alineación de la línea aérea en baja tensión (120/240) en el sector Bocas de Río Viejo 5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS, COMPUTOS MÉTRICOS Y ESTIMADO DE COSTOS 5.1. Especificaciones técnicas 5.2. Cómputos métricos 5.3. Estimados de costo CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS ANEXO 44 51 51 54 63 63 64 65 67 67

73 73 88 89 92 93 94 95

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ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1.1 Normas y códigos de las especificaciones de construcción pp 11

2.1 Temperatura para las diferentes zonas del país de acuerdo a su altitud sobre el nivel del mar 25 3.1 Demanda máxima por vivienda 3.2 Descripción del alumbrado público 3.3 Descripción del circuito a estudiar para el calculo del conductor 3.4 Resultados para la selección del conductor por caída de tensión 3.5 Demanda máxima en áreas no residenciales 3.6 Resultados de la demanda en las comunidades 3.7 Número de transformadores utilizados en las comunidades 3.8 Tipo de fusible para cada comunidad 3.9 Conductor de baja tensión seleccionado para cada comunidad 3.10 Descripción del circuito a estudiar para el cálculo del conductor 3.11 Resultados para la selección del conductor por caída de tensión 4.1 Características del conductor de Aluminio ARVIDAL # 4/0 4.2 Condiciones Normalizados para cada limite 4.3 Vanos correspondientes a la línea de alta tensión 4.4 Resultado del vano de cálculo 4.5 Condiciones iníciales del limite "V" 4.6 Resultados arrojados de la ecuación (2.18), para el límite de ruptura 4.7 Resultados arrojados de la ecuación (2.18), para el límite de diario 4.8 Resultados arrojados de la ecuación (2.18), para la flecha máxima 4.9 Tensado para 100 m 4.10 Tabla de Tensado del conductor ARVIDAL # 4/0 (Vano vs. Tensión) 4.11 Tabla de Tensado del conductor ARVIDAL # 4/0 (Vano vs. Flecha Máxima) 4.12 Descripción de alturas sobre el poste en estudio 4.13 Características del apoyo 4.14 Cálculo de las fuerzas en cada sección del poste 4.15 Cálculo de los momentos en cada sección del poste 4.16 Datos de los apoyos de la línea, para los cálculos transversales 4.17 Fuerzas transversales existentes en la línea 4.18 Resultados de los momentos de inercia 4.19 Verificación de las secciones del poste 4.20 Característica del conductor de Aluminio ARVIDAL # 4/0 4.21 Datos del cálculo del peso del conductor 4.22 Características en cada sección del poste 4.23 Cálculo de las fuerzas en cada sección del poste 37 37 38 39 39 40 40 41 41 42 43 44 46 47 48 48 48 49 49 50 50 51 52 53 54 54 57 59 63 65 67 68 68 68

ix 4.24 Cálculo de los momentos en cada sección del poste 4.25 Cálculo de los esfuerzos en cada sección del poste 4.26 Características en cada sección del poste 5.1 Cómputos métricos 69 71 71 88

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ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.1 Ubicación Geográfica de PDVSA Distrito Social Barinas 1.2 Localización de PDVSA en la ciudad de Barinas 1.3 Organigrama y recurso humano de la Gerencia de Desarrollo Urbano 2.1 Transformador tipo unicornio de poste 2.2 Familia de conectores apernados 2.3 Conector tipo Terminal 2.4 Diagrama para calcular la fuerza resultante 2.5 Fuerza de la Guaya 2.6 fundación del poste 3.1 Diagrama unifilar del circuito en alta tensión 4.2 Ubicación del poste 4.3 Secciones del poste 5.1 Vista de transformador tipo Unicornio 5.2 Vista de la Caja de Control del Alumbrado Publico 5.3 Vista de Luminaria para Alumbrado Publico M-200 5.4 Vista del aislador tipo suspensión 52-1 5.5 Vista de un pararrayo con envolvente polimérico para distribución 5.6 Vista de un cortacorriente de porcelana con su respectivo porta fusible pp 4 5 6 14 15 16 25 31 34 42 53 53 79 80 82 83 84 87

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INTRODUCCIÓN

Petróleos de Venezuela (PDVSA), es una empresa nacional encargada de la exploración, explotación, producción, refinación y comercialización del crudo y sus derivados, manejando de esta forma todo lo referente al mercado petrolero del Estado, el cual posee una de las reservas más elevadas del mundo, generando divisas a nuestro país y promocionando el desarrollo del mismo. La Gerencia de Desarrollo Urbano es la encargada de realizar el diseño de proyectos no operacionales y sociales requeridas para las actividades de la corporación, además de, realizar proyectos especiales requeridos por entes gubernamentales. El desarrollo planificado de un sistema de distribución de energía eléctrica garantiza al suscriptor, un servicio continuo y de calidad en lo referente a niveles de tensión y frecuencia. Así pues Petróleos de Venezuela (PDVSA), Gerencia de Desarrollo Urbano, en su afán por desarrollar las zonas agropecuarias del Estado Apure, plantea el diseño de un sistema de distribución que cubra con las necesidades básicas del Sector Bocas de Río Viejo Ubicado en Guasdualito Alto Apure y así mejorar las condiciones socioeconómicas y la calidad de vida de todos sus habitantes. El presente estudio tiene como objetivo principal proponer soluciones a corto y mediano plazo que garanticen un comunidades en estudio. Para una mejor comprensión del estudio realizado, este trabajo se ha estructurado de la siguiente manera: Capítulo I: Se describe el planteamiento del problema, los antecedentes, justificación, así como los objetivos tantos generales como específicos, la estructura funcional de la empresa y la metodología de trabajo dentro de la empresa. Capítulo II: Se exponen los fundamentos o bases teóricas, necesarias para el total entendimiento de los términos técnicos, así como los materiales usados durante el análisis del trabajo. sistema de distribución que satisfaga las necesidades de las

2 Capítulo III: Se presentan los resultados obtenidos en el diseño de la red de distribución en baja tensión, teniendo en cuenta el cálculo de la demanda máxima de las parcelas, alumbrado público y áreas no residenciales. Así como también escogencia del tipo de conductor para baja tensión. Una vez efectuado el estudio de carga conectada se realizó el diseño de la red aérea de alta tensión. Capítulo IV: Presenta los resultados de los cálculos mecánicos de la línea aérea de 34.5 KV del Sector BOCAS RÍO VIEJO. Capítulo V: Presenta las especificaciones técnicas de cada partida, cómputos métricos y estimado de costo del proyecto. Finalmente, se presentan las conclusiones y recomendaciones, producto del trabajo desarrollado así como los anexos.

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CAPÍTULO I

DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En este capítulo se muestra la estructura de la empresa y de la Gerencia donde se realizo el trabajo, así como también se describe la justificación para la realización del proyecto. 1.1 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA), es la Empresa Matriz, propiedad de la República Bolivariana de Venezuela, que se encarga del desarrollo de la industria petrolera, petroquímica y carbonífera. Tiene la función de planificar, coordinar, supervisar y controlar las actividades de sus empresas operadoras y filiales, tanto en Venezuela como en el exterior. PDVSA lleva adelante actividades en materia de Exploración y Producción para el desarrollo de Petróleo, Gas, y Crudo Pesado de la Faja del Orinoco, producción y manufactura de Orimulsión, y Explotación de los yacimientos de Carbón. Las actividades en exploración están dirigidas hacia la búsqueda de nuevas reservas de Crudo Liviano y Mediano para sustentar los planes de crecimiento de la capacidad de producción, así como para profundizar el conocimiento de áreas respectivas. PDVSA DIVISIÓN CENTRO SUR a la que pertenece la Cuenca Barinas ­ Apure está ubicada en la parte sur- occidental del país, al norte de la frontera de Colombia, y pertenece al sistema de Cuencas sub-andinas, las cuales constituyen un área de sedimentación pericratónica que quedó estructuralmente aislada entre el Escudo Suramericano y la Cordillera de los Andes, a raíz del levantamiento de esta última en el Plio-Pleistoceno. Los límites Nor-occidental y Sur-oriental de la cuenca están naturalmente definidos por los Andes de Mérida y el Escudo Guyanés, respectivamente. Al sur continúa en la cuenca de los Llanos de Colombia. Al

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noroeste termina contra el Arco del Baúl, más allá del cual empieza la cuenca Oriental de Venezuela. Definida de esta manera general, la cuenca de Barinas-Apure se extiende sobre los estados Apure, Barinas y parte de Portuguesa.

CAIPE

MER

TACHIR

PORTU

B A R I N A S

LAS LOMAS

TORUN

MAPOR

Silve

SINCO

Fig. 1.1 Ubicación Geográfica de PDVSA Distrito Social Barinas

Las áreas productoras del Distrito Barinas están situadas específicamente en los Llanos Occidentales, que tiene una extensión de 1.900.000 hectáreas, cubriendo gran parte de la Cuenca Barinas - Apure, ésta cuenca presenta 95 Km2 y abarca dos subcuencas separadas por el arco de Santa Bárbara, la subcuenca de Barinas que cubre la mayor parte de la cuenca a través de los Estados Barinas y Apure, y La Uribante situada al oeste de Apure. De esta manera queda conformada PDVSA División Centro Sur con operaciones en dos entidades federales específicamente: Barinas y Apure. Sin embargo, sus procesos de manejo del crudo se extienden a través de las diferentes estaciones reforzadoras ubicadas a lo largo del Oleoducto de 20 pulgadas que posee una longitud total de 667Km., y recorre los estados Apure, Barinas, Portuguesa, Yaracuy y Carabobo, donde se industrializa en la Refinería El Palito. Localización de la Empresa PETRÓLEOS DE VENEZUELA S.A. División Centro Sur se ubica en la Avenida Orlando Araujo, Campo de la Mesa.

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Fig. Nº 1.2. Localización de PDVSA en la ciudad de Barinas. Fuente: PDVSA División Centro Sur. Barinas.

La Gerencia de Desarrollo Urbano se encuentra organizada por Superintendencias, las cuales se nombran a continuación: · · · Superintendencia de Diseño. Superintendencia de Planificación, Control y Gestión. Superintendencia de Infraestructura Social.

Superintendencia de Diseño, es la encargada de de visualizar y realizar el estudio de la ingeniería básica y detalle de los proyectos no operacionales y sociales de los Estados Apure, Barinas y Guárico. El recurso humano requerido por cada superintendencia en la Gerencia de Desarrollo Urbano se muestra en la Figura Nº 1.3

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SUPERINTENDE NCIA. DISEÑO

GERENTE DESARROLLO URBANO

SUPERINTENDENCIA PLANIFICACION Y CONTROL

DIBUJANTE AUTOCAD

ANALISTA CONTROL Y GESTIÓN

INGENIERO DISEÑO ANALISTA CONTROL Y GESTIÓN INGENIERO DISEÑO

ANALISTA CONTRATACIÓN INGENIERO DISEÑO

INGENIERO DISEÑO

SUPV. INFRAEST. SOCIAL

SUPERINTENDENCIA INFRAEST. NO OPERACIONAL

INGENIERO INSPECTOR DE OBRAS

INGENIERO INSPECTOR DE OBRAS

INGENIERO INSPECTOR DE OBRAS

INGENIERO INSPECTOR DE OBRAS

INGENIERO INSPECTOR DE OBRAS

INGENIERO INSPECTOR DE OBRAS

Fig. 1.3. Organigrama y recurso humano de la Gerencia de Desarrollo Urbano.

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1.2 ANTECEDENTES En la actualidad como antecedentes inmediatos a este tipo de proyecto de carácter social en la Gerencia de Desarrollo Urbano, se han estado realizando los siguientes trabajos, ubicados en el Estado Apure entre ellos tenemos: Construcción de Red Eléctrica de Alta Tensión (13.8 KV) Sector Santa Amelia Municipio Rómulo Gallegos, Construcción de Red Eléctrica de Alta Tensión (34.5 kV) Palmarito Quintero, Construcción de Red Eléctrica de Alta Tensión (34.5 kV) Sector Elecentro las Américas, cabe destacar que en ninguno de estos proyectos se realizó un sistema de distribución en baja tensión. Como plan de estudio de la Gerencia de Desarrollo Urbano se plantea la construcción de la red de distribución en baja tensión en cada una de estas zonas. 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Actualmente en el Estado Apure, específicamente en el Sector Bocas de Río Viejo, se presenta la problemática debido a la no existencia de un sistema de redes eléctricas, servicio vital para las comodidades básicas de sus habitantes. Por lo tanto se plantea el diseño de un sistema de distribución que cubra con las necesidades básicas del sector para mejorar las condiciones socioeconómicas y la calidad de vida de todos sus habitantes; logrando de esta forma descongestionar las grandes ciudades y consolidar los sectores urbanos de manera que, se les brinde a los habitantes un mejor estilo de vida y de esta manera evitar el éxodo de sus habitantes. Así como también estimular la inmigración de otros pobladores hacia estos sectores. 1.4 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL TRABAJO La Gerencia de Desarrollo Urbano plantea el Diseño de un Sistema de Distribución Eléctrico de Alta Tensión (34.5 kV) y Baja Tensión (120/240 V), del Sector Bocas de Río Viejo ubicado en Guasdualito Alto Apure para satisfacer las necesidades de las comunidades, debido a que no se cuenta con un sistema de redes eléctricas para ofrecer el servicio de esta energía a sus habitantes. La puesta en marcha de un sistema eficiente de distribución de

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energía eléctrica permitirá a las familias que conforman este sector gozar de los beneficios y comodidades básicas que ello implica. La ejecución de esta obra causará un impacto positivo, mejorando las condiciones socioeconómicas y la calidad de vida de todos sus habitantes, lo que sin lugar a dudas, tiene una incidencia social notoria que estaría en absoluta sintonía con los planes del Gobierno Nacional en su política tan acertada de fortalecer y desarrollar las zonas agropecuarias del Estado Apure. 1.5 OBJETIVOS 1.5.1 Objetivo general Diseño de un Sistema de Distribución Eléctrico de Alta Tensión (34.5 kV) y Baja Tensión (120/240 V), fundamentado en un Análisis de Costos del Sector Bocas de Río Viejo ubicado en Guasdualito Alto Apure. 1.5.2 Objetivos específicos Estimar la demanda de cada una de las comunidades del Sector. Diseñar en función de la estimación de la demanda los cálculos eléctricos de los circuitos, seleccionar los transformadores de distribución, cálculos mecánicos de redes aéreas, cálculos de alumbrado de vías. Diseñar el sistema de protección para los circuitos proyectados. Elaborar las especificaciones técnicas de materiales, sistemas y obras. Elaborar un análisis de costo y presupuesto de las instalaciones eléctricas. 1.6 MARCO METODOLÓGICO 1.6.1 Tipo de Investigación La investigación en la que se encontró enmarcado este trabajo fue de tipo técnico. Este proyecto se basó en fundamentos teóricos-prácticos de construcción de líneas, a través de

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diseño de sistemas de distribución a zonas rurales, basándose en normas de construcción de redes eléctricas y normativas internas de la compañía. Para elaborar este trabajo se hizo necesario realizar investigaciones de campo, tanto para el levantamiento de información como para su posterior análisis. 1.6.2 Fases de Estudio Descripción del Sector Bocas de Río Viejo: El sector se encuentra ubicado en el Estado Apure, en la ciudad Guasdualito Alto Apure, conformado por seis (6) comunidades (ver anexo digital 1); descritas a continuación: · Comunidad A: Es de un terreno aproximado de 123.796 m2, conformado por: áreas educativas, centro parroquial y diecinueve (19) parcelas. · Comunidad B: Tiene un terreno aproximado de 201.033 m2, establecido por: un área educativa y veintiún (21) parcelas. · Comunidad C: Posee un terreno aproximado de 176.000 m2, compuesta por: veinte (20) parcelas. · Comunidad D: tiene un terreno aproximado de 171.500 m2, conformado por: áreas educativas y veintitrés (23) parcelas. · Comunidad E: Es de un terreno aproximado de 54.500 m2, establecido por: diecisiete (17) parcelas. · Comunidad F: posee un terreno aproximado de 45.000 m2, compuesta por: área educativa y cuarenta y uno (41) parcelas.

Descripción de la línea aérea diseñada en el Sector Bocas de Río Viejo: El nivel de tensión de la línea eléctrica es de 34.5 kV, consta de un solo hilo el cual está referido a tierra, tiene una longitud de 7.4 Km. Durante el levantamiento de la línea aérea se tomaron en cuenta diferentes aspectos para escoger su ruta, entre estos se tienen:

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· Fácil acceso vial para fines de mantenimiento. · Menor formación de ángulos en el trayecto, es decir mayor cantidad de tramos rectos. · Mínimo cruce de caminos, carreteras y paso de personas. · Visibilidad de la línea en todo lo largo de su extensión. Descripción del sistema de distribución: El sistema de distribución será monofásico, con 3 hilos, 120/240 V, 60 Hz y será aéreo para cada comunidad. El desarrollo de las viviendas será alimentado por transformadores tipo unicornio, ubicados según el plano. (Ver anexo 2). La acometida de Alta Tensión será aérea con conductor desnudo de ARVIDAL calibre Nº 4/0 AWG a 34.5 kV. Esta tendrá protecciones accionadas por cortacorrientes monopolares en secciones del circuito de alta tensión, según se especifica en el plano. (Ver anexo 2). La acometida de Baja Tensión será aérea con conductores desnudos ARVIDAL, calibre Nº 4/0 AWG 120/240 V, previa comprobación por capacidad de corriente y caída de tensión (ver anexo 2). Documentación de bases teóricas: Para la documentación de bases teóricas se recurrió a diversas fuentes documentales, tanto digitales como impresas, las cuales son necesarias para el total entendimiento de los términos técnicos como teóricos del estudio. Elaboración de partidas: La construcción de las instalaciones y el montaje, puesta en marcha y prueba de los equipos deberán ser realizadas de acuerdo a las últimas ediciones de las Normas y Códigos de las Especificaciones de Construcción y las prácticas modernas de construcción. Las normas y códigos a aplicar son:

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Tabla N°1.1 Normas y códigos de las especificaciones de construcción

CODIGO NORMAS CADAFE NORMAS PDVSA COVENIN 200 y 552,430

DESCRIPCION REDES ELÉCTRICAS DISTRIBUCIÓN AÉREA MANUAL DE INGENIERÍA DE DISEÑO CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL

Elaboración de estimado de costo: Con la información técnica y teórica analizada se realizó un análisis económico sustentado en un modelo de costos: la empresa tiene la plataforma del Sistema Integral de Costo (SICOST), con el que se ejecutó dicho análisis del proyecto (para mayor información del sistema operativo ver anexo 6).

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

En este capitulo se tendrá reflejado el soporte teórico de todo el proceso en la que se encontró enmarcado dicho trabajo. 2.1 GENERACIÓN, TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA

ELECTRICIDAD En la generación se encuentran las plantas ó generadores eléctricos los cuales producen la electricidad a partir de otras fuentes como son: mecánica, térmica, hidráulica, atómica, química, solar, eólica, etc. [CADAFE, manual de electricidad básica, 2000] La energía generada se transporta a los centros de consumo a través de líneas de Transmisión. Los voltajes de Transmisión oscilan entre 115kV y 765kV (llamada 800kV). A mayor voltaje hay mayor eficiencia en la transmisión y menores pérdidas en las líneas. A medida que las líneas se acercan a los centros de consumo se baja el nivel del voltaje de la red, en instalaciones conocidas como subestaciones, utilizando equipos denominados Transformadores de Potencia. Estos transformadores reducen el voltaje a 34,5kV ó 13,8kV que son los dos niveles de voltaje normalizados por CADAFE para realizar la distribución de la energía eléctrica a sus clientes. De las subestaciones salen las líneas de distribución que recorren toda el área servida bien sea en forma aérea ó subterránea. A dichas líneas están conectadas los transformadores de distribución o bancos de transformación, los cuales reducen el voltaje a 120, 208, 240, 416 ó 440 voltios, dependiendo de las necesidades del cliente.

13 La mayoría de los clientes están conectados y medidos en el secundario del banco de transformación y el servicio eléctrico se suministra a través de las acometidas de baja tensión que se conectan directamente al contador de energía eléctrica. 2.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN El sistema de distribución inicia en una estación eléctrica de potencia con transformadores, y líneas de subtransmisión, que llegan a subestaciones de distribución con otra transformación (a media tensión), circuitos primarios, derivaciones, transformadores de distribución, y red secundaria que llega a los usuarios. [CADAFE, manual de electricidad básica, 2000] Los niveles de tensión en el sistema de distribución primaria son de: 34.5 kV y 13,8 kV normalizados por las normas CADAFE. Estos sistemas de distribución funcionan con rangos de tensión adecuados para las diferentes zonas donde se quiera distribuir la energía, por esta razón se designan ciertos valores de tensión específicos del sistema que son característicos de cada uno, dentro de los cuales se tiene 120/240 V, 208Y/120 V, 480Y/277 V, 12470Y/ 7200 V. 2.3 TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN Transformador Tipo unicornio de poste: Transformador de distribución monofásico, sumergido en aceite mineral dentro de un cilíndrico o rectángulo de acero, provisto con soportes para colgarse en poste y barra protectora sobre las terminales de baja tensión. APLICACIONES: En redes aéreas, para reducción de la tensión de distribución primaria en 1 hilo, a tensiones de utilización de 3 hilos, para alumbrado y cargas monofásicas domésticas rurales. Características técnicas del transformador Características generales o Número de fases: Una (1). o Número de devanados: Dos (2). o Clase de enfriamiento: ONAN.

14 o Tipo de servicio: Continuo · Potencia nominal

La potencia nominal en servicio continuo debe ser uno de los siguientes valores: 10 kVA; 15 kVA; 25 kVA; 37,5 kVA El transformador debe estar diseñado para suministrar la potencia nominal en todas las tomas del devanado primario. · Tensiones nominales

Devanado primario (alta tensión) o Tensión nominal 19 920 V o Tensión máxima del sistema Devanado secundario (baja tensión) o Tensión nominal 120/240 V o Tensión máxima del sistema 1 200 V 36 000 V

Fig. 2.1 Transformador tipo unicornio

15 2.4 CONDUCTORES ELÉCTRICOS La escogencia de los conductores en un sistema de distribución se realiza según su capacidad de corriente y las necesidades de diseño, por esto existen diferentes tipos de conductores. Los conductores más usados en los sistemas de distribución subterránea son tipo TTU y THW de aluminio y de cobre, así como también conductores desnudos de aluminio "ARVIDAL" y conductores desnudos de cobre para redes aéreas. 2.5 CONEXIONES ELÉCTRICAS La unión de los conductores a través de medios mecánicos o presión se conoce como conexión eléctrica y es la encargada de distribuir el fluido eléctrico. Existen dos métodos principales para conectar conductores eléctricos que son: por fusión y por presión. La conexión por medio de fusión es la unión de dos conductores por medio de altas temperaturas, su desventaja principal es que al recibir una sobrecorriente, la unión de los conectores tiende a fallar. La conexión por medio de presión es la que proporciona un contacto seguro manteniendo unido los conductores mediante la presión mecánica, por medio de pernos o con la aplicación de herramientas de compresión. Conector Apernado: Aplican y mantienen la presión mecánica entre los conductores, a través de un perno sujetador, de estos existen una variedad de conectores según su uso y que a continuación se muestran en la fig. Nº 2.2

Fig. 2.2 .Familia de conectores apernados. [Albarrán Saavedra, 2006]

16 Comúnmente, estos conectores son utilizados para hacer conexiones de conductores en líneas aéreas, subterráneas, subestaciones y equipos de aterramiento. En el caso de ser utilizado en líneas subterráneas, hay que darle un tratamiento muy especial y éstos tienen que ser protegidos por una masilla con capacidad dieléctrica para evitar la humedad y luego ser recubierto por teipes especiales (Goma y Plástico). Conector a Compresión: El éxito de un conector de compresión, se debe en gran parte a la presión de contacto muy elevada, desarrollada por la herramienta de instalación. Aplican y mantienen la presión entre los conductores, comprimiendo el conector alrededor de los conductores, gracias al uso de herramientas especialmente adecuadas. [Albarrán Saavedra, 2006]. El fin principal de los conectores a compresión, es establecer y mantener un contacto de baja resistencia eléctrica entre las superficies de contacto de los conductores, para conducir la corriente sin sobrecalentamiento en la conexión, además la presión proporciona el agarre mecánico para la fijación de los conductores. En general, en una conexión a compresión puede esperarse mejor resistencia a la corrosión que el tipo apernado, ya que la alta presión aplicada a un conector de compresión, sella más contacto contra la penetración de la humedad. El factor más importante de un conector, es la oxidación de la superficie. Conector Terminal (se conecta al final del cable): El diseño de este conector, permite hacer una conexión de extremos de conductores en barra, cuchillas, cortacorrientes, cables de potencia y transformadores ver fig. 2.3.

Fig. 2.3 Conector tipo terminal. [Albarrán Saavedra, 2006]

17 2.6 ACOMÉTIDA ELÉCTRICA La acometida es la parte de la instalación que está entre la red de distribución pública (o colectiva, en caso de comunidad de vecinos) y la caja general de protección, quiere decir, el tablero principal de la vivienda. Junto a la acometida de una comunidad de vecinos o vivienda multifamiliar suele haber un cuadro que contiene todos los contadores o centro de medición, y de allí salen las derivaciones individuales a cada una de las viviendas. En cambio, la acometida de una vivienda unifamiliar, es individual. 2.7 PROTECCIONES ELÉCTRICAS. Se entiende que un sistema está razonablemente protegido si cuenta con un sistema coordinado de elementos que desempeñen las siguientes funciones: evitar situaciones peligrosas para las personas, minimizar los daños provocados por condiciones anormales y aislar la zona donde aparece la falla de tal forma que el resto del sistema de distribución continué operando en las mejores condiciones posibles. A continuación se describen las diferentes formas de proteger un sistema de distribución: · Conexión a tierra Las partes metálicas de los transformadores y los tanques de aceite deben estar permanentemente conectados a tierra. Deben ser previstas dos (2) conexiones para la puesta a tierra, una para el devanado de baja tensión y otra para el tanque. Los bujes o niples de puesta a tierra deben ser de 19,5 mm (3/4") de diámetro y su rosca de 12,7 mm (1/2") de diámetro. Se debe proveer de dos (2) conectores tipo ojal u ojo, que permitan alojar un conector de cobre de 7 mm de diámetro. · Contra cortocircuitos Todos los transformadores deben protegerse contra cortocircuito interno en el lado de baja tensión y mediante fusibles en el lado de alta tensión (Cortacorriente). El fusible es el medio más sencillo de interrupción automática de corriente en caso de cortocircuitos y sobrecargas. En baja tensión se encuentran hasta de 600 A y de 250 a 600 Volt. En este rango, la exigencia

18 es que soporten continuamente la corriente nominal y que se fundan en un tiempo máximo de 5 minutos con un 15% de sobrecarga. En alta tensión, se encuentran hasta de 400 Amperes y de 10 a 138 kV, con potencias de 0,1 a 20 MVA. En general, un fusible está constituído por un elemento sensible a la corriente (en adelante, elemento fusible) y un mecanismo de soporte de éste. El elemento fusible se funde cuando circula por él, una corriente peligrosa durante un tiempo determinado. El mecanismo de soporte establece rápidamente una distancia eléctrica prudente a fin de minimizar el tiempo que dura el arco. Cálculo del fusible:

InTRANSFORMADOR = S VF

(2.1)

S: Potencia Máxima

VL : Voltaje de línea

InTRANSFORMADOR : Corriente Máxima In FUSIBLE = 1.5 * InTRANSFORMADOR

(2.2)

InTRANSFORMADOR : Corriente nominal del fusible

Con esta corriente de condición se escoge la capacidad del fusible. · Contra sobretensiones Todos los transformadores serán equipados con descargadores de tensión del tipo adecuado, a fin de protegerlos contra sobretensiones originadas por descargas atmosféricas. 2.8 DEMANDA DE ENERGÍA Es la potencia que consume la carga, medida por lo general en intervalo de tiempo en Kilowatios horas (kWh), solicitada a la fuente de suministro en el punto de recepción durante un período de tiempo determinado.

19 Tipos de estimación de la demanda: 1. Método para la determinación de la demanda a partir de los consumos. 2. Método de la demanda diversificada de la WESTINGHOUSE. 3. Método de estimación de la demanda a partir de los planos reguladores y ordenanza de zonificación. [Dávila, M.,2006] · Método de la WESTINGHOUSE para la determinación de cargas residenciales. El método se aplicó para determinar la demanda máxima de los consumidores que se conectarán a un transformador de distribución que estarán ubicados en las diferentes comunidades del Sector BOCAS RÍO VIEJO. Para garantizar flexibilidad en el diseño, el resultado obtenido por el método WESTINGHOUSE será proyectado usando el método de mínimos cuadrados para cinco (5) años. Con la demanda diversificada en kW por artefacto se proyecta la demanda diversificada para un número de viviendas determinado para cada comunidad. Se estima que el factor de potencia de las viviendas sea igual a 0.9. Se usa el término factor de saturación (fsat) para determinar la cantidad de electrodomésticos que hay en la totalidad de las viviendas. El número real es el resultado de la multiplicación del (fsat) por el número de parcelas alimentadas por un transformador de distribución. La demanda divergente por parcela (Ddiv/parcela) se obtiene de la siguiente fórmula:

Ddiv = A +

Ddiv : Demanda divergente

( B - A) número parcelas

(2.3)

A: Demanda diversificada para el máximo número de artefactos B: Demanda diversificada máxima para un artefactos Ddiv: Demanda diversificada

20 El resultado de esta operación es kW. Para determinar la demanda máxima coincidente es necesario una hora específica en la que se obtiene un consumo máximo de potencia. Se toma como esa hora 7 pm porque es la hora de concurrencia de la mayoría de las personas en su hogar. La demanda máxima coincidente en VA se obtiene de la siguiente fórmula:

Dco =

( Número real ) * ( Ddiv) * Fhorario 0.9

(2.4)

Dco : Demanda máxima coincidente

Finalmente, la demanda por parcela se obtiene dividiendo la demanda máxima del conjunto de parcelas entre el número de parcelas. La comunidad es habitada por usuarios que pertenecen a zonas rurales. La demanda se proyectó para un periodo a corto plazo de 5 años con una tasa de crecimiento anual de 3%.

Tasa Consumo Futuro = Consumo Actual * 1 + 100

5

(2.5)

El exponente es 5 porque es la duración del periodo de estudio (5 años). Para el cálculo de la demanda máxima por consumidor se utiliza la siguiente fórmula:

D max =

Consumo [kWh / año] fp * fc * 8760h / año

(2.6)

Donde fp es el factor de potencia (0.9) y fc el factor de carga (0.6). Se tomó una tasa de crecimiento del 3% por ser esta una zona rural. · Determinación de la demanda diversificada en áreas no residenciales Demanda diversificada de áreas escolares En este tipo de parcelas se estima una carga conectada por alumbrado y pequeños artefactos de 50 VA/m2 y 40 VA/ m2 por aire acondicionado.

21 Se estima que el área de aire acondicionado es el 15 % del área construída.

DMAX = VA Basica Fc + m2 VA AA * Fc * FAA m2

construcción

(2.7) (2.8)

D Aréa Escolar = D MAX *

Área

DMAX : Demanda máxima

Fc : Factor de carga

FAA : Factor de demanda para aire acondicionado

Demanda diversificada Centro parroquial Para la demanda del centro parroquial se toma una densidad de potencia igual a 20 VA/m2.

D MAX = VA Basica Fc + m2

Área

VA AA * Fc * FAA m2

construcción

(2.9) (2.10)

DCentro Parroquial = D MAX *

2.9 CÁLCULO DEL ALUMBRADO PÚBLICO

Mediante este cálculo se determina el flujo luminoso para un tramo en la vía, aplicando la siguiente ecuación:

T =

(E med * A * S )

Cu * Fm

(2.11)

T : Flujo luminoso total necesario en lúmenes

Emed

: Iluminación en lux

A : Ancho de la calzada en metros S : Distancia entre dos puntos de luz en metros (distancia interpostal) Cu : Factor o coeficiente de utilización Fm : Factor de mantenimiento A su vez se determina el valor de la interdistancia entre los postes.

22

S= ( T * Cu * Fm ) E med * A

(2.12)

2.10 SELECCIÓN DEL CONDUCTOR EN BAJA TENSIÓN

·

Selección del conductor por capacidad de corriente Lo define fundamentalmente la carga que la línea manejará en condiciones de sobrecarga.

Para conocer la carga se hizo un estudio previo de la demanda máxima que manejará cada comunidad. Se tiene: Icond 1.5 * In · Selección del conductor por caída de tensión Para realizar este cálculo es necesario conocer fundamentalmente la carga conectada y la longitud total de la línea, para este caso se tendrá una caída de tensión máxima del 3 %. [Stephens, R. 2000]

2.11 CÁLCULOS ELÉCTRICOS DEL DISEÑO DE LA LÍNEA AÉREA DE 34.5 kV

(2.13)

Una de las partes principales a tomar en cuenta cuando se diseña una línea aérea de distribución, es la selección del conductor que se utilizará. Los cálculos eléctricos del diseño de la línea aérea de 34.5 kV comprende fundamentalmente el análisis de dos aspectos: · Selección del conductor por capacidad de corriente:

Lo define fundamentalmente la carga que la línea manejará en condiciones de sobrecarga. Para conocer la carga se hizo un estudio previo de la demanda máxima que manejará cada comunidad. Icond 1.5 * In · Selección del conductor por caída de tensión: (2.14)

23 Para realizar este cálculo es necesario conocer fundamentalmente la carga conectada y la longitud total de la línea, se tendrá una caída de tensión máxima del 1.5%. [Stephens, R. 2000]

2.12 CÁLCULO MECÁNICO EN EL DISEÑO DE LA LÍNEA AÉREA DE 34.5 kV DEL SECTOR BOCAS RÍO VIEJO.

La determinación de las condiciones de carga a las cuáles estará sometido el conductor de una línea aérea es de suma importancia, siendo a su vez uno de los parámetros de mayor variabilidad. Los factores climatológicos que rodean a una línea aérea determinarán el comportamiento del conductor, dado que afectan algunas de sus características por tanto deben ser tomados en cuenta para su diseño. Entre los aspectos que son influenciados por los factores climatológicos se encuentran: · La máxima tensión mecánica que puede surgir como consecuencia de las condiciones climáticas severas. · La tensión mínima y por lo tanto, la máxima flecha del conductor, para la cual deberán contemplarse los criterios de distancias libres. · Las exigencias impuestas sobre la vida útil del conductor por el fenómeno de las vibraciones inducidas por el viento. · Durante la vida útil de una línea, las tensiones del conductor pueden variar en un rango que va desde el 10 % hasta el 50% de su carga de ruptura, como consecuencia de los cambios de temperatura, presión del viento. Los cálculos mecánicos de la línea aérea de 34.5 kV del Sector BOCAS RÍO VIEJO, están integrados fundamentalmente por: · Cálculo mecánico del conductor · Cálculo mecánico de los apoyos Cálculo de esfuerzos transversales.

24 Cálculos de esfuerzos verticales. · 2.12.1 Cálculo mecánico del conductor usado en el diseño de la línea aérea de 34.5 kV del Sector Bocas de Río Viejo · Cálculo del peso del conductor por carga del viento La fórmula empírica de BUCK, es la utilizada para el cálculo de la presión del viento. Para superficie cilíndrica:

v = 0.00787 * K * V 2

Donde:

(2.15)

v = Presión del Viento en Kg / m 2

V = Velocidad del Viento Km / h K = Factor de corrección, para superficies cilindras, K = 0.6 La Norma CADAFE Nº 55-87 "Diseño para Líneas de Alimentación y Redes de Distribución", recomienda utilizar para los cálculos en sistemas de distribución vientos de 120 Km/h [CADAFE, 1987]. La fuerza horizontal ejercida por el viento sobre el conductor, por unidad de longitud:

fvc = v * Donde:

dc 1000

(2.16)

fvc = Fuerza horizontal por viento, Kg / m dc = Diámetro del conductor, en mm

Peso normal del conductor: Está determinado por las características del conductor. Peso resultante:

25

WR = fvc 2 + Wc 2

(2.17)

Wc : Peso del conductor

WR : Peso resultante

Fig. 2.4 diagrama para calcular la fuerza resultante

· Determinación de la condición inicial y final del conductor Temperaturas Las normas CADAFE N-R 2.04.04 fija la temperatura para las diferentes zonas del país de acuerdo a su altitud sobre el nivel del mar (s.n.m). [Ballester, L., 2008] Sin embargo como referencia, la tabla Nº 2.1 indica las temperaturas para las zonas del país de acuerdo a su latitud sobre el nivel del mar.

Tabla 2.1 Temperatura para las diferentes zonas del país de acuerdo a su altitud sobre el nivel del mar

Altura sobre el nivel del mar m. 0-500 501-1000 1001-2000 2001-3000 3001 en adelante Temperatura ambiente en ° C Máxima 60 ° 50 ° 35 ° 30 ° 25 ° Mínima 10 ° 5° 0° -5 ° -10 °

El Sector BOCAS RÍO VIEJO se encuentra por debajo de 500 m.s.n.m. por lo tanto la temperatura máxima es de 60 ° C y la mínima de 10 ° C

o Limite de seguridad a la ruptura (límite R)

26 Para evitar que el conductor sufra alargamientos excesivos que se acerquen a su límite de elasticidad, se ha fijado como norma que la tensión máxima que alcance no supere el 50 % de la tensión de ruptura. Esto garantiza que el conductor no se romperá por exceso de tensión mecánica. [Stephens, R., 2000]

o Límite de seguridad a las vibraciones (límite V)

Las condiciones propias para las vibraciones son: Presión del viento despreciable. Temperatura mínima de la zona. Módulo de elasticidad inicial. Tensión mecánica 25 % de la tensión de ruptura. [Stephens, R., 2000]

o Límite o condición Diaria (límite D)

Presión del viento despreciable. Temperatura media de la zona. Módulo de elasticidad. Tensión mecánica 20 % de la tensión de ruptura. [Stephens, R., 2000]

o Flecha Máxima

Cuando la temperatura es máxima, el conductor se encuentra en el plano más bajo en el cual se verifica. Presión del viento despreciable. Temperatura máxima de la zona. Módulo de elasticidad final. [Stephens, R., 2000] · Ecuación de cambio de estado Una línea aérea se encuentra, tensada a unas determinadas condiciones de temperatura y carga, al cambiar estas condiciones, cambiarán: la longitud de la línea, la tracción y con esto la flecha del conductor. Como es necesario conocer todos estos cambios con antelación, a fin de conocer la flecha en un determinado momento para poder conservar las distancias mínimas al

27 suelo y los esfuerzos máximos de los conductores, hace falta disponer de un instrumento matemático que nos permita determinar las variaciones en la flecha y la tensión mecánica. Este instrumento es la ecuación de cambio de estado, cuya formula es la siguiente. [Stephens, R., 2000]

s * E * a 2 * w12 2 s * E * a 2 * w2 2 t2 + + s * E * * ( 2 - 1 ) - t1 t2 - =0 2 24 24 * t1

3

(2.18)

Donde:

t2 : Tensión máxima de ruptura resultante

s : Sección del conductor

E : Modulo de elasticidad final

a : Vano

w1 : Peso del conductor en el límite del primer estado t1 : Tensión máxima de ruptura para el primer estado

: Coeficiente de dilatación lineal

2 : Temperatura del segundo estado 1 : Temperatura del primer estado

w2 : Peso del conductor en el límite del segundo estado

Se tiene el siguiente polinomio el cual será de estudio para cada límite

a * t2 + b * t2 + c * t2 + d = 0

a

2 2

3

2

(2.19)

1

b c d

s * E * a * w1 + s * E * * ( 2 - 1 ) - t1 2 24 * t1

0

s * E * a 2 * w2 24

2

El vano usado para el cálculo de la ecuación de cambio de estado, se obtuvo luego de aplicar la siguiente formula:

28 a cálculo =

acálculo : Vano de cálculo

a : Vanos

3 3 a13 + a 2 + ..........a n a1 + a 2 + .......a n

(2.20)

· Calculo de la flecha máxima para cada uno de los estados Se hizo uso de la siguiente formula:

f max =

Wc * a 2 8 * t2

(2.21)

Donde t 2 , es la tensión de cada límite luego de calculada la ecuación de cambio de estado, Wc es el peso respectivo a cada límite (ya sea por carga por viento o peso normal del conductor) y a es el vano de calculo usado para la ecuación de cambio de estado. · 2.12.2 Cálculo mecánico del apoyo usado en el diseño de la línea aérea de 34.5 kV del Sector Bocas de Río Viejo Altura mínima sobre el suelo es de 7 metros, (Normas CADAFE Nº 58-87). [CADAFE, 1987] · Cálculos transversales

Carga del viento contra el poste

Para ello primero se calcula la fuerza que ejerce el viento sobre cada una de las secciones del poste. La formula utilizada para realizar este cálculo es la siguiente: F = v * A Donde: F = Fuerza del viento contra el poste (Kg). v = Presión del viento (Kg/m2). A = Área de la sección del poste. (2.22)

29

o Cálculo de los momentos en cada una de las secciones del poste.

La fórmula utilizada para realizar este cálculo es la siguiente: M = F *b Donde: M = Momento en cada sección del poste (Kg/m) F = Fuerza del viento contra el poste (Kg). b = distancia desde el centro de cada sección a la base del mismo.

o Cálculo de la Fuerza resistente viento-poste.

(2.23)

FRES ( vp ) =

M total L1 + L2 + L3 - a

(2.24)

Carga por viento sobre los conductores

Para ello primero se calculó la fuerza del viento sobre el conductor. Se utilizó la siguiente fórmula:

o Cálculo de la fuerza viento sobre el conductor

Fvc = Donde:

f vc

* amed

(2.25)

Fvc = Fuerza del viento contra el conductor. fvc = Peso del conductor por carga del viento. amed = Vano medio entre vanos de un mismo poste. Conocida la fuerza del viento sobre el conductor, se procede a calcular el momento producido por dicha fuerza.

o Cálculo del momento producido por la fuerza del viento conductor sobre el

Mvc = Fvc*hc

(2.26)

30 Donde: Mvc: Momento de la fuerza del viento sobre el conductor. hc: Altura del conductor al suelo

o Cálculo de la fuerza resistente del viento contra el conductor

FRES ( vc ) =

Mvc l1 + l 2 + l 3 - a fvc * amed * hc l1 + l 2 + l 3 - a

(2.27)

FRES ( vc ) =

(2.28)

Carga por ángulo

F = 2 * t * sen 2

Donde:

(2.29)

F : Fuerza producida en un apoyo en ángulo.

t: Fuerza de tensión (25 % trup).

: Ángulo entre dos postes seguidos.

o Cálculo del momento producido por la carga por ángulo

M = F * hc

o Cálculo de la fuerza resistente por carga por ángulo

(2.30)

FRES ( ) =

M l1 + l 2 + l 3 - a

(2.31)

Vano medio máximo por esfuerzo mecánico que soporta el poste:

31 Para saber si un apoyo necesita de retenida mecánica o no, se deben sumar todas las fuerzas transversales y este resultado debe ser comparado con el esfuerzo en cumbre del poste en cuestión, si la sumatoria de fuerzas resulta ser mayor, al apoyo se le debe colocar retenida.

FRES (vp )

+

FRES (vc )

+

FRES ( )

EC

(2.32)

Cuando se necesita retenida es necesario el cálculo de la fuerza de la guaya. Para ello se calcula la fuerza de la guaya.

FH = Fres *

FGUAYA = =

H EC HV

(2.33) (2.34)

FH sen45

Fig. 2.5 Fuerza de la Guaya

Fs(GUAYA)=2.5 Truptura (GUAYA) > 2.5*FGUAYA · Cálculos Verticales Verificación de los apoyos por carga vertical (Pandeo) Para ello se debió calcular la fuerza vertical máxima que el apoyo es capaz de soportar.

32

Cálculo de la fuerza vertical máxima

La fórmula utilizada para la realización de este cálculo

Fv max

Donde:

k * 2 * Ie * E = FS * 100 * L2

(2.35)

Ie :

Momento de inercia equivalente.

E : Modulo de elasticidad del Acero Fs : Factor de Seguridad L : Longitud del poste (por encima del suelo)

o Cálculo del momento de inercia equivalente

Se utilizó la siguiente fórmula:

Ie =

I 1 * L1 + I 2 * L2 + I 3 * L3 L1 + L2 + L3

(2.36)

I1: Momento de inercia de la sección 1 I2: Momento de inercia de la sección 2 I3: Momento de inercia de la sección 3

o Cálculo de los momentos de inercia referentes a cada sección del poste

Para calcular los momentos de inercia referentes a cada una de las secciones del poste, se aplica la siguiente formula: In = Donde:

[Dn 64

4

- (Dn - dn )

4

]

(2.37)

33 dn: Diámetro externo de la sección "n" del poste. El valor de dn, es calculado de la siguiente manera: dn = Dn - 2 * en Donde: en: Es el espesor de la sección "n" del poste.

o Cálculo de las fuerzas verticales asociadas a cada apoyo

(2.38)

Fverticale s = Wposte + Wliniero + Wconductor es + Wherrajes

Donde: Wposte: peso del poste Wliniero: peso del liniero Wconductores = #conductores*Wc*amed Wc: peso normal del conductor amed: vano medio referente al poste en estudio. Para verificar si un poste no sufre pandeo, se debe cumplir:

(2.39)

(2.40)

Fverticale s Fvmáx

Verificación de las secciones del poste o Calculo del esfuerzo producido por cada sección del poste

M si = Fres * (Lj - a ) Kg - cm

j =i

n

(2.41)

Wi =

Di4 - d i4 * Di 32

(2.42)

di = Di - 2ei

Esfuerzo admisible de los postes de acero

(2.43)

34 ruptura = 55Kg/mm2 (para postes de acero) max = ruptura /FS FS: Factor de seguridad Esfuerzo en las secciones del poste: (2.44)

=

M w

(2.45)

max > Si max es mayor que , el apoyo cumple con la condición de esfuerzo vertical

2.13 DISEÑO DE LA FUNDACIÓN

Fig. 2.6 fundación del poste

Cálculo de Momento de Volcamiento

2 M V = EC * L p + * h 3

(2.46)

Donde: EC: Esfuerzo en cumbre del poste Lp: Altura del poste h: longitud de empotramiento

35

Momento Estabilizante

M e = Fv *

a + c * b * h3 2

(2.47)

a: Lado paralelo al esfuerzo de volcamiento b: Lado perpendicular al esfuerzo de volcamiento c: longitud de empotramiento fv: Fuerzas verticales

Volumen de la excavación y del poste

Vexcv = a * b * c

V poste = Donde: * D12 * h 4

(2.48) (2.49)

h : Longitud de empotramiento

Por lo tanto el volumen del concreto es:

Vconcreto =Vexcv + V poste

Peso del concreto

(2.50)

Wc = *Vconc

(2.51)

+ Wc

F = F

v

vert

(2.52)

Para terreno normal el coeficiente de empuje es igual: C =1700 kg/m3

4.2.5 Factor de estabilidad

Fe =

Esfuerzo del concreto

Me Mv

(2.53)

=

F

Kg a *b m2

v

<

2

Kg cm 2

(2.54)

36

CAPÍTULO III

DISEÑO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN

Este capítulo se encontrara enmarcado por el diseño y cálculo de la red de baja tensión del sector Bocas de Río Viejo.

3.1 DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA MÁXIMA

Para la determinación de la demanda máxima se debe tener en cuenta que el Sector Bocas de Río Viejo está compuesto de seis comunidades, descritas en el Capítulo I (Ver anexo 1), a cada una de ellas se les aplicó el mismo cálculo para la demanda, por el método de la WESTINGHOUSE descrito en el Capítulo II, como también el cálculo del alumbrado público y el cálculo para la demanda de aéreas no residenciales definidos en el Capitulo II.

3.1.1 Demanda máxima comunidad A

Partiendo del cálculo de la demanda por el método de la WESTINGHOUSE se obtiene los siguientes resultados. Demanda, para un transformador que alimenta a 19 parcelas, tabla Nº 3.1

3.1.2 Alumbrado Público

Se escogió el tipo de bombillo de vapor de sodio de 150 W, 120 V, flujo de luminancia 16.000 lumen, factor de mantenimiento 0.7, Coeficiente de utilización 0.3, iluminancia en lux 12, con una corriente de 1,8 A. El cálculo de la separación de los postes dio el siguiente resultado: Smax = 50.25 m. La distancia es de exactamente 50.25 m por lo tanto, se colocaran los poste a menos de esta distancia.

37

Tabla Nº 3.1 Demanda máxima por vivienda

Demanda Maxima por Vivienda

Estimacion de la Demanda Residencial

Tipo de Artefactos Alumbrado y Pequeños artefactos Refrigerador Aire Acondicionado 1/2 HP B(KW) 1,079 0,175 0,429 A(KW) 0,522 0,057 0,304 Fsaturación 100% 100% 25% Numero de Artefactos 19 19 5 Datos Numero de parcelas: 19 fp: 0,9 Demanda Factor Horario 7:00 Demanda Coincidente Diversificada p.m. (KW) (KW/artefacto) 0,551315789 1,00 10,48 0,063210526 0,95 1,14 0,330315789 0,85 1,33 Demanda 12,95 KW Coincidentes Dmax = 14,39 KVA Dmax = 0,76 KVA/parcela

Para proyectar la demanda en un periodo de 5 años se tiene: Rata de crecimiento anual = 3% Periodo = 5 Dmax = 14,39 KVA Dmax (proyectada) = 16,68 KVA

Para la demanda maxima proyectada es necesario un transformador tipo unicornio de: El transformador se encontrará cargado al:

25, kVA 66,72%

La demanda consumida por el alumbrado público de la comunidad es el siguiente.

Tabla Nº 3. 2 Descripción del alumbrado público

Descripción del Alumbrado Publico Lámpara de Vapor de Sodio 150 W Factor de Potencia 0,9 Total de Lámparas 29 Dmax 4843 VA Dmax proyectada 5327,3 VA

La carga del alumbrado público se instalará en el mismo transformador con el cual se alimentarán las parcelas, en este caso la capacidad del transformador será de:

DTotal = DMAX _ PARCELA + DMAX _ ALUMBRADO DTotal = 22 kVA

(3.1)

La capacidad del transformador será de 25 kVA, con una reserva del 12%, este tendrá su respectivo sistema de control para alimentar el alumbrado de la comunidad.

3.1.3 Selección del conductor de baja tensión

Para el tramo (0­6) (ver anexo digital 2.1), el cual es el que presenta mayor carga, por consiguiente será la rama en estudio, se tiene:

38

Tabla Nº 3.3 Descripción del circuito a estudiar para el calculo del conductor

Circuito Baja Tensión Punto 0 0,04 1 0,04 2 0,03 3 0,05 4 0,04 5 0,04 6 1 1,26328 2,425 1,8 1 0,0405 8,33 0,039 1,8 2,8 0,1078 23,33 0,103 3,468 4,6 0,2093 38,33 0,201 0,167 8,068 0,24446 67,23 0,235 0,167 8,235 0,2907 68,63 0,279 8,402 0,37053 70,02 0,356 Km KVA carga KVA Tramo KVA-Km Amperios DV%

3.1.3.1 Selección del conductor por capacidad de corriente

8.402 kVA = 70.02 A 120 Icond =1.5 * In =105.03 A In =

Calibre mínimo Nº 4 ARVIDAL, Icond = 134 A

3.1.3.2 Selección del conductor por caída de tensión

ME = 0.04*8.402+ 0.04*8.235+ 0.03*8.068+ *0.05* 4.6 + 0.04* 0.1078+ 0.04*1 ME= 1.26kVA/ Km ME=1.26* 2 = 2.526kVA/ Km . ME= 25266 kVA/ m ME* KD 3% KD= 0.00118738 (3.2)

39

Tabla Nº 3.4 Resultados para la selección del conductor por caída de tensión

Momento total Caída Máxima por norma Constante de distribución calculada (KD) Calibre mínimo requerido Corriente nominal Constante de distribución del Nº 4/0 Caída de tensión

2526,5682 KVA-m 3 % 0,0011874 Nº 4/0 ARVIDAL 380 A 0,000960 2,425253 Cumple

Por lo tanto, se selecciona conductor desnudo de Aluminio ARVIDAL 120/240V calibre # 4/0 (In = 380 A)

3.1.4 Demanda diversificada en áreas no residenciales

Partiendo del cálculo de la demanda diversificada en áreas no residenciales, descrito en el capítulo II se obtiene los siguientes resultados.

Tabla Nº 3.5 Demanda máxima en áreas no residenciales

Área no residencial Pre-Escolar Educación Básica Centro Parroquial

Área de construcción(ha) Dmáx(KVA) Dtotal(KVA) 0,05 280 14 0,1135 280 31,78 0,0811 130 10,54 Demanda total del área no residencial 56,32

Para cubrir la demanda en las áreas no residenciales, se utilizó un transformador de 37,5 KVA para el área de educación básica, mientras que para el área que comprende pre-escolar y el centro parroquial se colocó un transformador de 25 KVA.

3.1.5 Demanda Máxima de las comunidades

Para el resto de las comunidades se aplicó la misma metodología antes descrita en el capítulo II, con relación al cálculo de la demanda, alumbrado público y selección del conductor de baja tensión; estos resultados se encuentran recopilados en las tablas Nº 3.6 y 3.7.

40

Tabla Nº 3.6 Resultados de la demanda en las comunidades

Tabla Nº 3.7 Número de transformadores utilizados en las comunidades

La carga del alumbrado público se instalará en el mismo transformador con el cuál se alimentarán las parcelas, la demanda proyectada del alumbrado público más la demanda proyectada de las parcelas de la comunidad, nos arroja una demanda total, estas se observan en la tabla Nº 3.7, con la cual se escoge la capacidad de los transformadores.

3.1.6 Protecciones de los Transformadores

Para un transformador de 15 kVA Sustituyendo en la ecuación (2.1) se tiene: InTRANSFORMADOR = 15kVA = 0.75 A 19.920kV

Sustituyendo en la ecuación (2.2) se tiene:

In FUSIBLE = 1.5 * 0.75 A = 1.13 A

41 Se elije 1 fusible tipo K 2 A Voltaje nominal = 20kV Nivel básico de aislamiento = 200kV Se sigue el mismo procedimiento para el resto de los transformadores

Tabla Nº 3.8 Tipo de Fusible para cada transformador

Tx(kVA) 15 25 37,5 In(A) 0,75 1,26 1,88 In(fusible)(A) 1,13 1,88 2,82 Tipo de Fusible 1 Fusible Tipo K 2A 1 Fusible Tipo K 2A 1 Fusible Tipo K 3A

3.2 SELECCIÓN DEL CONDUCTOR COMUNIDAD

EN BAJA TENSIÓN PARA CADA

Para la selección del conductor en cada comunidad, se considera el tramo más desfavorable, para cada comunidad (ver anexo digital 2), para cada comunidad se muestra el diagrama unifilar con su respectivo circuito en estudio; para realizar dichos cálculos se utilizará el procedimiento descrito capítulo II.

Tabla Nº 3.9 Conductor de baja tensión seleccionado para cada comunidad

El conductor definitivo es el seleccionado por el criterio caída de tensión, Por lo tanto, se elije el conductor desnudo de Aluminio ARVIDAL 120/240V calibre # 4/0 (In = 380 A) para todas las comunidades.

42

3.3 DETERMINACIÓN DEL CIRCUITO ALIMENTADOR EN ALTA TENSIÓN. 3.3.1 Diagrama unifilar

Figura Nº 3.1 Diagrama unifilar del circuito en alta tensión

3.3.2 Selección del conductor en alta tensión

Los cálculos eléctricos del diseño de la línea aérea de 34.5 kV comprende fundamentalmente el análisis de dos aspectos: 1. Capacidad de corriente 2. Caída de tensión

Tabla Nº 3.10 Descripción del circuito a estudiar para el cálculo del conductor

Circuito Alta Tensión KVAPunto Km KVA carga KVA Tramo Km Amperios 0 0,35 365 127,75 10,58 1 87,5 1,8 277,5 499,5 8,04 2 75 1,4 202,5 283,5 5,87 3 15 1,7 187,5 318,75 5,43 4 87,5 1,4 100 140 2,90 5 25 0,8 75 60 2,17 6 75 7,45 1429,5

DV%

0,123 0,479 0,272 0,306 0,134 0,058 1,372

43

3.3.2.1 Selección del conductor por capacidad de corriente

(2/3)Icond 10,58 A Icond 15,87 A Calibre mínimo Nº 4 ARVIDAL, Icond = 134 A

3.3.2.2 Selección del conductor por caída de tensión

Tabla Nº 3.11 Resultados para la selección del conductor por caída de tensión Momento total Caída Máxima por norma Constante de distribución calculada Calibre mínimo requerido Corriente nominal Constante de distribución del Nº 4/0 Caída de tensión 1429,5 1,5 0,00104932 Nº 4/0 380 0,000960 1,372177 KVA-Km % ARVIDAL A Cumple

La caída de tensión obtenida, cumple con las normas establecidas para el levantamiento de líneas aéreas de distribución de este tipo, Por lo tanto se seleccionó el conductor desnudo de Aluminio ARVIDAL calibre # 4/0 AWG 34.5 kV (In = 380 A), el cual será estudiado para el calculo mecánico en el capitulo III.

44

CAPÍTULO IV

RESULTADOS DEL DISEÑO DE LA LÍNEA AÉREA DE 34.5 kV DEL SECTOR BOCAS RIO VIEJO.

En este capítulo están plasmados todos los resultados correspondientes a los cálculos mecánicos tanto del conductor como del apoyo que se utilizo en el trabajo.

4.1 CÁLCULOS MECÁNICOS DEL DISEÑO DE LA LÍNEA AÉREA DE 34.5 KV DEL SECTOR BOCAS DE RIO VIEJO

En este capítulo se presentaran los resultados obtenidos en el cálculo del diseño de la línea aérea de 34.5 kV del Sector Bocas de Río Viejo, la metodología que se siguió esta descrita en el capítulo II. · 4.1.1 Cálculo mecánico del conductor usado en el diseño de la línea aérea de 34.5 kV del Sector Bocas de Río Viejo

a. Características del conductor de Aluminio "ARVIDAL" # 4/0

Tabla Nº 4.1 Característica del conductor de Aluminio ARVIDAL # 4/0

Conductor de Aluminio ARVIDAL # 4/0

Peso (Wc) Sección (S) Diámetro (D) Corriente nominal (In) Tensión de Ruptura (Cr) Modulo de elasticidad inicial (Ei) Modulo de elasticidad final (Ef) Coeficiente de Dilatación Lineal ()

Kg/m mm² mm² A Kg Kg/Km Kg/Km 1/°C

0,293 107,3 13,3 380 3.295 5.600 6.450 0,000023

b. Cálculo del peso del conductor por carga del viento

45 Sustituyendo en la ecuación (2.15) se tiene:

v = 49.13 Kg / m 2

Sustituyendo en la ecuación (2.16) se tiene:

fvc = 0.651 Kg / m

Peso normal del conductor: Esta determinado por las características del conductor, según la tabla anterior, el peso del conductor es: Wc = 0.293 Kg/m Sustituyendo en la ecuación (2.17) se tiene que el peso resultante es:

wR = fvc 2 + 0.293 2 = 0.673 kg / m

c. Determinación de la condición inicial y final del conductor

· Limite de seguridad a la ruptura (límite R) Temperatura mínima =10 º C Peso con carga por viento Tensión máxima 50 % Trup = 1647.5Kg · Límite de seguridad a las vibraciones (límite V) Temperatura mínima =10 º C Peso sin carga por viento Wc = 0.293 Kg/m Tensión máxima 25% Trup = 823.75 Kg · Límite o condición Diaria (límite D) Temperatura media =35 ºC Peso sin carga por viento Wc = 0.293 Kg/m

46 Tensión máxima 21 % Trup = 692Kg · Flecha Máxima Temperatura máxima = 60 ºC Peso sin carga por viento Wc = 0.293 Kg/m Se utiliza el módulo de elasticidad final Ef = 6450Kg/Km para todas las hipótesis. · Resumen de las condiciones de cada límite

Tabla Nº 4.2 Condiciones Normalizados para cada limite

Estado Normalizado

Limite de Seguridad a Ruptura Limite de Seguridad Vibraciones Limite Diario Condición de Flecha Máxima

°C 10

W(conductor) Kg/m 0,716

Tensión Máxima % t ruptura kg 50 1647,5

10 30 60

0,293 0,293 0,293

25 21 ....

823,75 691,95 ....

47

Tabla Nº 4.3 Vanos correspondientes a la línea de alta tensión

a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14 a15 a16 a17 a18 Apoyo Vano 118,40 97,08 101,28 102,00 108,00 103,00 104,62 89,20 103,85 98,18 100,42 98,85 106,82 108,00 81,05 105,44 94,82 104,90 Apoyo Vano Apoyo Vano a19 a20 a21 a22 a23 101,57 98,41 100,78 94,99 108,16 a36 a37 a38 110,00 79,20 105,38 a39 110,00 a24 119,26 a25 a26 a27 a28 a29 102,75 96,04 98,00 105,00 61,16 a42 111,15 a43 a44 a45 106,83 84,55 112,00 a30 90,80 a31 115,00 a32 83,62 a33 a34 a35 88,18 95,13 111,83 a50 83,52 a51 a52 87,86 99,05

a40 a41 102,14 89,33

a46 a47 a48 a49 125,00 83,82 88,60 77,78

a54 a55 a56 a57 a58 a59 a60 a61 a62 a63 a64 a65 a66 a67 a68 a70 a71 Apoyo a53 Vano 109,99 101,81 96,40 111,36 72,70 103,40 103,22 113,84 99,20 110,46 110,00 102,78 110,65 118,98 43,45 77,21 93,96 92,94 a74 a75 a76 Apoyo a72 a73 Vano 88,82 90,58 102,69 80,00 74,00

48 Sustituyendo en la ecuación (2.20), se obtuvo el resultado del vano de cálculo

Tabla Nº 4.4 Resultado de vano de cálculo

Longitud de la línea 7.400 m Vano de Cálculo 100,8 m

Se selecciona el vano de 100 m como vano para el cálculo de la ecuación de cambio de estado.

d. Resultados de la ecuación de cambio de estado y verificación de cada límite

Tabla Nº 4.5 Condiciones iníciales del limite "V"

1 (° C) W1 (Kg/m) t1 (Kg) 10 0,293 823,75

Para: Estado inicial (1) = límite "V" Estado final (2) = límite "R" Sustituyendo en la ecuación (2.18) tiene:

Tabla Nº 4.6 Resultados arrojados de la ecuación (2.18), para el límite de ruptura

a b c d t2 %Trup 1 -787,27 0 -146945307,6 949,97 28,83

% Trup del límite "R"< 50 %: No se producirá ruptura del conductor incumplimiento del límite "R". Para Estado inicial (1)= limite "V"

por

49 Estado final (2)= Limite "D" Sustituyendo en la ecuación (2.18) tiene:

Tabla Nº 4.7 Resultados arrojados de la ecuación (2.18), para el límite de diario

a b c d t2 %Trup 1 -468,91 0 -24756168,82 549,72 16,68

% Trup del límite "R"< 25 %: No se producirá vibraciones en el conductor por incumplimiento del límite "D", coincidente con la temperatura más frecuente y vientos suaves. El conductor cumple con el límite "V", evitándose daños debido a las vibraciones de origen eólico. Para: Estado inicial (1) =limite V Estado final (2) = flecha máxima Sustituyendo en la ecuación (2.18) tiene:

Tabla Nº 4.8 Resultados arrojados de la ecuación (2.18), para la flecha máxima

a b c d t2 %Trup 1 8,63 0 -24756168,82 288,47 8,75

50

e. Calculo de la flecha máxima

Sustituyendo en la ecuación (2.21) se tiene la flecha máxima para cada vano:

Tabla Nº 4.9 Tensado para 100 m

Carga de Tensado para un Vano de 100 m Wc T(Kg) T2(Kg) f(m) 0,714 1.647,50 949,97 0,94 0,293 823,75 823,75 0,44 0,293 691,95 549,72 0,67 0,293 ..... 288,47 1,27

Estado Limite R Limite V Limite D Flecha Máxima

10 10 30 60

%Tr 28,83 25,00 16,68 8,75

T2%Tr < 50% = 25 < 21% ....

Tabla Nº 4.10 Tabla de Tensado del conductor ARVIDAL # 4/0 (Vano vs. Tensión)

VANO TENSIÓN TENSIÓN TENSIÓN TENSIÓN TENSIÓN TENSIÓN TENSIÓN 15°C (m) 25.00 50.00 75.00 100.00 125.00 150.00 175.00 200.00 225.00 250.00 275.00 300.00 325.00 350.00 375.00 400.00 425.00 450.00 475.00 500.00 525.00 550.00 575.00 600.00 (kg) 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1087.52 1085.79 1077.74 1070.18 1063.13 1056.59 1050.56 1045.01 1039.91 1035.24 1030.95 1027.03 1023.43 20°C (kg) 995.21 996.41 998.33 1000.87 1003.91 1007.32 1010.98 1014.77 1018.61 1022.41 1026.13 1029.72 1031.53 1027.25 1023.25 1019.55 1016.12 1012.97 1010.08 1007.42 1004.99 1002.76 1000.71 998.84 25°C (kg) 903.03 905.79 910.17 915.86 922.55 929.89 937.63 945.50 953.35 961.03 968.44 975.53 980.74 980.05 979.41 978.81 978.27 977.77 977.31 976.88 976.50 976.14 975.82 975.52 30°C (kg) 811.04 815.89 823.44 833.04 844.04 855.85 868.01 880.17 892.09 903.59 914.58 925.00 933.41 936.08 938.54 940.81 942.90 944.81 946.57 948.18 949.65 951.01 952.25 953.40 35°C (kg) 719.35 727.04 738.72 753.12 769.13 785.85 802.67 819.16 835.08 850.25 864.61 878.12 889.48 895.23 900.53 905.40 909.87 913.97 917.74 921.19 924.35 927.26 929.94 932.40 40°C (kg) 628.12 639.80 656.85 677.00 698.66 720.57 742.07 762.78 782.47 801.05 818.49 834.80 848.82 857.37 865.22 872.43 879.05 885.12 890.69 895.80 900.49 904.81 908.79 912.45 45°C (kg) 537.70 555.06 579.00 605.89 633.48 660.57 686.56 711.17 734.29 755.93 776.11 794.91 811.28 822.32 832.45 841.75 850.28 858.11 865.29 871.90 877.98 883.57 888.73 893.48

51

Tabla Nº 4.11 Tabla de Tensado del conductor ARVIDAL # 4/0 (Vano vs. Flecha Máxima)

VANO (m) 25.00 50.00 75.00 100.00 125.00 150.00 175.00 200.00 225.00 250.00 275.00 300.00 325.00 350.00 375.00 400.00 425.00 450.00 475.00 500.00 525.00 550.00 575.00 600.00 Flecha (m) A 15°C 0,02 0.10 0.22 0.40 0.62 0.89 1.21 1.58 2.00 2.47 2.99 3.56 4.18 4.88 5.65 6.47 7.35 8.28 9.28 10.33 11.44 12.61 13.83 15.11 Flecha (m) A 20°C 0.03 0.11 0.24 0.43 0.67 0.96 1.30 1.69 2.14 2.63 3.17 3.76 4.40 5.12 5.90 6.74 7.64 8.59 9.60 10.66 11.78 12.96 14.20 15.49 Flecha (m) A 25°C 0.03 0.12 0.27 0.47 0.73 1.04 1.40 1.82 2.28 2.79 3.35 3.96 4.63 5.37 6.17 7.02 7.93 8.90 9.92 11.00 12.13 13.31 14.56 15.86 Flecha (m) A 30°C 0.03 0.13 0.29 0.52 0.80 1.13 1.52 1.95 2.44 2.97 3.55 4.18 4.86 5.62 6.44 7.31 8.23 9.21 10.24 11.33 12.47 13.67 14.92 16.22 Flecha (m) A 35°C 0.04 0.15 0.33 0.57 0.87 1.23 1.64 2.10 2.60 3.16 3.76 4.40 5.10 5.88 6.71 7.59 8.53 9.52 10.56 11.66 12.81 14.02 15.28 16.59 Flecha (m) A 40°C 0.04 0.17 0.37 0.63 0.96 1.34 1.77 2.25 2.78 3.35 3.97 4.63 5.35 6.14 6.98 7.88 8.83 9.83 10.88 11.99 13.15 14.37 15.63 16.95 Flecha (m) A 45°C 0.05 0.19 0.42 0.71 1.06 1.46 1.92 2.42 2.96 3.55 4.19 4.86 5.59 6.40 7.26 8.17 9.13 10.14 11.20 12.32 13.49 14.71 15.99 17.31

4.1.2 Cálculo mecánico del apoyo usado en el diseño de la línea aérea de alta tensión 34.5 kV del Sector Bocas de Río Viejo 4.1.2.1 Descripción de las alturas y secciones del apoyo en estudio Altura mínima sobre el suelo (Norma de CADAFE Nº 58-57), es de 7 metros.

52

Tabla Nº 4.12 Descripción de alturas sobre el poste en estudio

Altura mínima (m) Altura de la cruceta (m) Altura libre del poste Altura del aislador Altura de los cond. Laterales Altura del conductor central Flecha máxima Empotramiento Apoyo Lo Donde tenemos: HL = 11.28-Lo =9.58m Hcr = 9.58 - 0.10= 9.48m Ha = 0.20m HcL = Hcr +Ha = 9.48+0.20=9.68m Hcc = Hlibre +Ha =9.58+0.20=9.78m Fmax = Hc1-Hmin = 9.68-7.00=2.68m Longitud del poste: L = 11.28 m Peso del poste: WP = 220 Kg Esfuerzo en Cumbre: EC = 295 Kg

Hmin Hcr HL Ha Hcl Hcc fmax .... L ....

m m m m m m m m m m

7 9,48 9,58 0,2 9,68 9,78 2,68 (1,50-2) 11,28 1,7

(4.1)

(4.2) (4.3) (4.4)

53

Figura Nº 4.2: ubicación del poste Tabla Nº 4.13 Características del apoyo. [Ballester, L., 2008]

Características en cada Sección del Poste Sección 1 L1 (m) D1(mm) e1(mm) 4,24 L2 (m) 178 D2 (mm) 8 e2 (mm) Sección 2 2,67 L3 (m) 140 D3 (mm) 7 e3 (mm) Sección 3 2,67 114 6

Fig. 4.3 secciones del poste

54 · 4.1.2.2 Cálculos de esfuerzos transversales

a.Carga del viento contra el poste

Sustituyendo en la ecuación (2.22) se tiene:

Tabla Nº 4.14 Cálculo de las fuerzas en cada sección del poste Cálculo de las fuerzas en cada sección

Sección

Fuerza

und

1 2 3

37,08 18,36 14,95

Kg Kg Kg

a.1 Cálculo de los momentos en cada una de las secciones del poste

Sustituyendo en la ecuación (2.23) se tiene:

Tabla Nº 4.15 Cálculo de los momentos en cada sección del poste

Calculo del Momento en cada Sección Sección Momento und

1 2 3 poste es: M = 304.28 Kg-m

78,60 102,38 123,29

Kg-m Kg-m Kg-m

La sumatoria de cada uno de los momentos aplicados sobre las respectivas secciones del

a.2 Cálculo de la Fuerza resistente viento-poste.

Sustituyendo en la ecuación (2.24) se tiene:

FRES (vp) = 31.76 Kg

Se cumple:

55 EC >

FRES (vp)

Luego de calculada la fuerza resistente del viento sobre el poste, se cálculo la fuerzas que los conductores ejercen para soportar la acción del viento.

b. Carga por viento sobre los conductores b.1 Cálculo de la fuerza viento sobre el conductor

Sustituyendo en la ecuación (2.25) se tiene: Fvc = 0.651* amed

b.2 Cálculo del momento producido por la fuerza del viento sobre el conductor

Sustituyendo en la ecuación (2.26) se tiene: Mvc=0.651*amed*9.78 Donde: hc: Altura del conductor al suelo: 9.78

b.3 Cálculo de la fuerza resistente del viento contra el conductor

Sustituyendo en la ecuación (2.27) se tiene:

FRES (vc) = 0.67 * amed

La fuerza resistente del viento contra el poste depende directamente del vano medio, estas fuerzas resistentes para cada vano medio están expresadas en la tabla Nº 4.15

c. Carga por ángulo

t = 25% trup t = 823.75 Kg Sustituyendo en la ecuación (2.29) se tiene:

F = 1647.5 * sen 2

c.1 Cálculo del momento producido por la carga por ángulo

56 Sustituyendo en la ecuación (2.30) se tiene:

M = 16112.6 * sen 2

c.2 Cálculo de la fuerza resistente por carga por ángulo

Sustituyendo en la ecuación (2.31) se tiene:

FRES ( ) = 1699.64 * sen Kg 2

Para saber si un apoyo necesita de retenida mecánica o no, se deben sumar todas las fuerzas transversales y este resultado debe ser comparado con el esfuerzo en cumbre del poste en cuestión, si la sumatoria de fuerzas resulta ser mayor, al apoyo se le debe colocar retenida. Sustituyendo en la ecuación (2.32) se tiene:

31.76 + 0.67 * amed + 1699.64 * sen 295 Kg 2

amed 390.52 - 2536.7 * sen 2

Vano máximo por esfuerzo transversal, donde apoyo de alineación = 0: amed 390.52 Kg Se puede tener vanos medios hasta de 390.52 m sin que el apoyo de 11.28m (EC=295Kg), requiera de vientos transversales.

57

Tabla Nº 4.16 Datos de los apoyos de la línea, para los cálculos transversales P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 Apoyo 118,4 97,1 101,3 102,0 108,0 103,0 104,6 89,2 Vano Real 107,7 99,2 101,6 105,0 105,5 103,8 96,9 Vano medio 59,2 0,0 -20,9 0,0 0,0 0,0 0,0 -3,4 -14,3 Continuación de la tabla Nº 4.16 Apoyo Vano Real Vano medio P9 103,9 96,5 0,0 101,0 0,0 P10 98,2 99,3 0,0 P11 100,4 99,6 0,0 P12 98,9 102,8 0,0 P13 106,8 107,4 0,0 P14 108,0 94,5 30,2 P15 81,1 93,2 0,0 P16 105,4

Continuación de la tabla Nº 4.16 Apoyo Vano Real Vano medio P18 94,8 99,9 -5,7 104,9 103,2 11,3 P19 101,6 100,0 0,0 P20 98,4 99,6 0,0 P21 100,8 97,9 9,3 P22 95,0 101,6 -6,2 P23 108,2 113,7 0,0 P24 119,3

Continuación de la tabla Nº 4.16 Apoyo Vano Real 102,8 Vano medio P26 96,0 99,4 0,0 97,0 0,0 P27 98,0 101,5 3,6 P28 105,0 83,1 -7,2 P29 61,2 76,0 -9,7 P30 90,8 102,9 0,0 P31 115,0 99,3 7,7 P32 83,6 85,9 -3,7 P33 88,2

58

Continuación de la tabla Nº 4.16 Apoyo Vano Real Vano medio Apoyo Vano Real Vano medio P35 95,1 103,5 -14,6 P43 111,2 109,0 10,3 106,8 95,7 6,8 111,8 110,9 12,8 P44 84,6 98,3 0,0 P36 110,0 94,6 -4,2 P45 112,0 118,5 0,0 P37 79,2 92,3 0,0 P46 125,0 104,4 -7,9 P38 105,4 107,7 -24,2 P47 83,8 86,2 0,0 P39 110,0 106,1 0,0 P48 88,6 83,2 3,6 P49 77,8 80,7 6,8 P40 102,1 95,7 -4,7 P50 83,5 P41 89,3 100,2 -6,0 P42

Continuación de la tabla Nº 4.16

Continuación de la tabla Nº 4.16 Apoyo Vano Real Vano medio P51 87,9 85,7 -17,3 93,5 0,0 P52 99,1 104,5 0,0 P53 110,0 105,9 0,0 P54 101,8 99,1 0,0 P55 96,4 103,9 0,0 P56 111,4 92,0 -5,2 P57 72,7 88,1 11,2 P58 103,4 103,3 -9,1 P59

Continuación de la tabla Nº 4.16 P60 P61 P62 P63 P64 P65 P66 P67 Apoyo 113,8 99,2 110,5 110,0 102,8 110,7 119,0 Vano Real 103,2 108,5 106,5 104,8 110,2 106,4 106,7 114,8 81,2 Vano medio 29,2 0,0 0,0 -14,5 0,0 -36,2 0,0 8,5 Continuación de la tabla Nº 4.16 P68 P69 P70 P71 P72 P73 P74 P75 P76 P77 Apoyo 77,2 102,3 94,0 92,9 88,8 90,6 102,7 80,0 74,0 Vano Real 43,5 60,3 89,8 98,1 93,5 90,9 89,7 96,6 91,3 77,0 37,0 Vano med -21,3 21,1 -6,2 0,0 0,0 0,0 0,0 -6,3 -39,0 4,4

59

Tabla 4.17 Fuerzas transversales existentes en la línea

Apoyo P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 Fres(vp) 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 Fres(vc) 39,66 72,19 66,45 68,10 70,35 70,69 69,55 64,93 64,67 67,68 66,53 66,76 68,90 71,96 63,33 62,47 67,09 66,91 69,17 66,99 Fres() 0,00 -308,28 0,00 0,00 0,00 0,00 -50,42 -211,55 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 442,76 0,00 213,02 -84,51 167,33 0,00 Fres(Kg) 71,42 -204,33 98,21 99,86 102,11 102,45 50,89 -114,86 96,43 99,44 98,29 98,52 100,66 103,72 537,86 94,23 311,87 14,16 268,26 98,75 Retenida No necesita Necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita Necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita Necesita No necesita Necesita No necesita No necesita No necesita No necesita

66,73 0,00 98,49 Continua de la tabla en la siguiente hoja

60

Continuación de la tabla Nº 4.17

Apoyo P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 P38 P39 P40 P41 P42 Fres(vp) 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 Fres(vc) 65,58 68,06 76,19 74,37 66,59 65,00 68,01 55,66 50,91 68,94 66,54 57,55 61,41 69,33 74,31 63,38 61,83 72,15 71,07 64,14 Fres() 137,79 -91,91 0,00 604,94 0,00 0,00 53,39 -106,72 -143,70 0,00 114,12 -54,87 289,30 -215,96 189,46 -62,28 0,00 -356,28 0,00 -69,69 Fres(Kg) 235,13 7,90 107,95 711,08 98,35 96,76 153,15 -19,30 -61,03 100,70 212,42 34,44 382,46 -114,87 295,53 32,86 93,59 -252,36 102,83 26,21 Retenida No necesita No necesita No necesita Necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita Necesita Necesita Necesita No necesita No necesita Necesita No necesita No necesita No necesita

67,16 -88,95 9,97 Continua de la tabla en la siguiente hoja

61

Continuación de la tabla Nº 4.17

Apoyo P43 P44 P45 P46 P47 P48 P49 P50 P51 P52 P53 P54 P55 P56 P57 P58 P59 P60 P61 P62 P63 P64 Fres(vp) 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 Fres(vc) 73,02 64,11 65,84 79,40 69,95 57,76 55,74 54,04 57,41 62,61 70,03 70,95 66,40 69,60 61,66 58,99 69,22 72,72 71,37 70,24 73,85 Fres() 152,57 100,80 0,00 0,00 -117,08 0,00 53,39 100,80 -255,62 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -77,10 165,86 -134,83 428,43 0,00 0,00 -214,49 Fres(Kg) 257,35 196,67 97,60 111,16 -15,37 89,52 140,88 186,60 -166,45 94,37 101,79 102,71 98,16 101,36 16,32 256,61 -33,85 532,90 103,13 102,00 -108,88 Retenida No necesita No necesita No necesita No necesita Necesita No necesita No necesita No necesita Necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita Necesita Necesita No necesita No necesita Necesita No necesita

71,28 0,00 103,04 Continua de la tabla en la siguiente hoja

62

Continuación de la tabla Nº 4.17

Apoyo P65 P66 P67 P68 P69 P70 P71 P72 P73 P74 P75 P76 P77 Fres(vp) 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 31,76 Fres(vc) 71,50 76,93 54,41 40,42 60,15 65,76 62,61 60,89 60,10 64,75 61,20 51,59 24,79 Fres() -528,04 0,00 125,96 -314,11 311,19 -91,91 0,00 0,00 0,00 0,00 -93,40 -567,35 65,25 Fres(Kg) -424,78 108,69 212,13 -241,93 403,10 5,60 94,37 92,65 91,86 96,51 -0,43 -484,00 121,80 Retenida Necesita No necesita No necesita Necesita Necesita No necesita No necesita No necesita No necesita No necesita Necesita Necesita No necesita

Cuando se necesita retenida es necesario el cálculo de la fuerza de la guaya, para este cálculo se hizo uso del valor mas alto de la sumatoria de la fuerza resistente, dicho valor se encontró en el apoyo número 15 siendo este de 537.86 Kg > EC = 295 Kg. NOTA: Por lo tanto se requiere de ayuda mecánica. Para ello se calcula la fuerza de la guaya. Sustituyendo en la ecuación (2.33) se tiene: FH = 537.87 * 9.48 = 566.56 Kg 9.00

Sustituyendo en la ecuación (2.34) se tiene: FGUAYA = = FH = 665.83 Kg sen45

63

Fs GUAYA = 2.5

Ruptura (GUAYA) > 2.5 * FGUAYA Truptura (GUAYA) > 2.5 *665.83=1664.57 Kg · 4.1.2.3 Cálculos Esfuerzos Verticales

a. Cálculo de los momentos de inercia referentes a cada sección del poste

Sustituyendo en la ecuación (2.37) se tiene:

Tabla 4.18 Resultados de los momentos de inercia

Calculo de Momento de Inercia Equivalente

I1 I2 I3

1546,88 648,51 297,73

cm4 cm4 cm4

b. Resultado del cálculo del momento de inercia equivalente total

Sustituyendo en la ecuación (2.36) Ie = 1546.88* 4.24 + 648.51* 2.67 + 297.73* 2.67 = 948.35cm 4 4.24 + 2.67 + 2.67

· 4.1.2.4 Resultados del cálculo de la fuerza vertical máxima Finalmente la fuerza vertical máxima que el apoyo es capaz de soportar es la siguiente: Sustituyendo en la ecuación (2.35)

Fv max =

k * 2 * 948.35 * 20300 = 2114.23 Kg 2.5 *100 * (4.24 + 2.67 + 2.67) 2

Donde: K = 0.25 (para apoyos sin viento) K = 1 (para apoyos con viento)

64

a. Cálculo de las fuerzas verticales asociadas a cada apoyo

Wposte = 220 Kg Wliniero 100 Kg Wconductores = 3*Wc*amed Wc: peso normal del conductor (0.293 Kg/m). amed: vano medio referente al poste en estudio. Para verificar si un poste no sufre pandeo, se debe cumplir: Sustituyendo en la ecuación (2.39)

Fverticale s = 220 + 100 + 1 * 0.293 * 390 .52 Fverticale s = 591.42 Kg

Fverticale s Fvmáx

Se comprueba que como el Peso máx.

Fv max , el poste no sufre pandeo.

Las fuerzas verticales se calcularon para el mayor vano medio. · 4.1.2.5 Verificación de las secciones del poste

a. Cálculo del esfuerzo producido por cada sección del poste

EC=295Kg Esfuerzo admisible de los postes de acero ruptura = 55Kg/mm2 (para postes de acero) FS = 2.5 max = 55/2.5=22Kg/mm2 Sustituyendo en la ecuación (2.45) se tiene los esfuerzos en la sección de los postes:

65

Tabla 4.19 Verificación de las secciones del poste

Verificación de las Secciones del Poste Sección 1 2 3 W(cm3) 173,80 92,64 52,23 M(Kg/cm) 282.610,00 157.530,00 78.765,00 (Kg/mm2) 16,26 17,00 15,08

Conclusión: como verticales.

1, 2 , 3 ,

resultaron ser menores que el esfuerzo admisible permitido

por los postes de acero, se concluye que los apoyos cumplen con la condición de esfuerzos

4.2 DISEÑO DE LA FUNDACIÓN

Se recomienda una base de concreto de 0.6*0.60 a = b = 0,60 m dimensiones de la base. El terreno tiene un coeficiente de empuje C=1700 Kg/ m 3 La densidad del concreto c=2200 Kg/ m 3 Esfuerzo del concreto de la base. ADM = 2 kg / cm 2

4.2.1 Cálculo de Momento de Volcamiento

Sustituyendo en la ecuación (2.46) se tiene:

2 M V = 295 * 9.48 + *1.90 = 3170.27 Kg - m 3

4.2.2 Momento Estabilizante

Tomando una fundación de (0.60 x 0.60 x 1.90) m 3

4.2.3 Volumen de la excavación y del poste

Sustituyendo en la ecuación (2.49) se tiene:

66

Vexcv = 0.684 m3

Sustituyendo en la ecuación (2.50) se tiene:

V concreto = 0.642 m 3

4.2.4 Peso del concreto

Sustituyendo en la ecuación (2.51) se tiene:

Kg Densidad del concreto m3 Wc = 2200 * 0.642 = 1412.4 m3

= 2200

Sustituyendo en la ecuación (2.52) se tiene:

F

v

= 2155 .74 Kg

Para terreno normal el coeficiente de empuje es igual: C =1700 kg/m3

4.2.5 Factor de estabilidad

Sustituyendo en la ecuación (2.47) se tiene: M e = 2155.74 * 0.60 + 1700 * 0.60 *1.903 = 7462.90 Kg - m 2

Sustituyendo en la ecuación (2.53) se tiene:

Fe =

7642.9 = 2.41 >> 1.5 3170.27

Esfuerzo del concreto Sustituyendo en la ecuación (2.54) se tiene:

= 0.598

Kg m2

<

2

Kg cm2

El esfuerzo del concreto calculado es menor al esfuerzo requerido por lo tanto cumple con el esfuerzo máximo.

67

4.3 CÁLCULO MECÁNICO DEL CONDUCTOR USADO EN EL DISEÑO DE LA LÍNEA AÉREA EN BAJA TENSIÓN EN EL SECTOR BOCAS DE RÍO VIEJO

Siguiendo el procedimiento descrito en el Capitulo II, se tiene:

a. Características del conductor de Aluminio "ARVIDAL" # 4/0

Tabla Nº 4.20 Característica del conductor de Aluminio ARVIDAL # 4/0

Conductor de Aluminio ARVIDAL # 4/0

Peso (Wc) Sección (S) Diámetro (D) Corriente nominal (In) Tensión de Ruptura (Cr) Modulo de elasticidad inicial (Ei) Modulo de elasticidad final (Ef) Coeficiente de Dilatación Lineal ()

Kg/m mm² mm² A Kg Kg/Km Kg/Km 1/°C

0,293 107,3 13,3 380 3.295 5.600 6.450 0,000023

b. Cálculo del peso del conductor por carga del viento (ver tabla Nº 4.21)

4.4 CÁLCULO MECÁNICO DEL APOYO USADO EN LOS TRAMOS DE ALINEACIÓN DE LA LÍNEA AÉREA DE BAJA TENSIÓN (120/240 V) DEL SECTOR BOCAS DE RÍO VIEJO 4.4.1 Características del apoyo

Apoyo usado en los tramos de alineación Longitud: L= 8.23 m Peso del poste: WP = 104 Kg Esfuerzo en Cumbre: EC = 116 Kg

68

Tabla Nº 4.21 Datos del cálculo del peso del conductor

Cálculo del Peso del Conductor Fuerza del Viento Contra el Conductor Formula Empírica de Buck Peso Normal del Conductor Peso resultante fvc v Wc Wr 0,653 49,128 0,293 0,716

Tabla Nº 4.22 Características en cada sección del poste. [Ballester, L., 2008]

Características en cada Sección del Poste Sección 1 L1 (m) D1(mm) e1(mm) Sección 2 2,87 L2 (m) 114 D2 (mm) 5,5 e2 (mm) Sección 3 1,98 L3 (m) 89 D3 (mm) 4,5 e3 (mm) 1,98 89 4,5

4.4.2 Cálculos de esfuerzos transversales a. Carga del viento contra el poste

Sustituyendo en la ecuación (2.22) se tiene:

Tabla Nº 4.23 Cálculo de las fuerzas en cada sección del poste

Cálculo de las fuerzas en cada sección Sección 1 2 3 Fuerza 16,07 8,66 8,66 und Kg Kg Kg

a.1 Cálculo de los momentos en cada una de las secciones del poste

Sustituyendo en la ecuación (2.23) se tiene:

69

Tabla Nº 4.24 Cálculo de los momentos en cada sección del poste

Cálculo del Momento en cada sección Sección 1 2 3 Momento 23,07 33,42 50,56 und Kg-m Kg-m Kg-m

La sumatoria de cada uno de los momentos aplicados sobre las respectivas secciones del poste es: M = 107.04 Kg-m

a.2 Cálculo de la Fuerza resistente viento-poste.

Sustituyendo en la ecuación (2.24) se tiene:

FRES (vp) = 15.67 Kg

Se cumple: EC >

FRES (vp)

Luego de calculada la fuerza resistente del viento sobre el poste, se cálculo la fuerzas que los conductores ejercen para soportar la acción del viento.

b. Carga por viento sobre los conductores

b.1 Cálculo de la fuerza resistente del viento contra el conductor

Sustituyendo en la ecuación (2.27) se tiene:

FRES (vc) = 1.82 * amed

c. Carga por ángulo

Se debe tener en cuenta que el poste se va a utilizar en alineación por lo tanto su ángulo va hacer cero

70 Vano máximo por esfuerzo transversal, donde apoyo de alineación = 0: amed 55.11 m Se puede tener vanos medios hasta de 55.11 m sin que el apoyo de 8.23 m (EC=116 Kg), requiera de vientos transversales.

4.4.3 Cálculos de esfuerzos verticales a. Resultado del cálculo del momento de inercia equivalente total

Sustituyendo en la ecuación (2.36)

I e = 178.22 cm4

b. Resultados del cálculo de la fuerza vertical máxima

Fv max = = 3454.47 Kg

b.1 Cálculo de las fuerzas verticales asociadas a cada apoyo

Fverticale s = 368.59 Kg

Fverticale s Fvmáx

Se comprueba que como el Peso máx.

Fv max , el poste no sufre pandeo.

Las fuerzas verticales se calcularon para el mayor vano medio.

c. Verificación de las secciones del poste c.1 Cálculo del esfuerzo producido por cada sección del poste

Esfuerzo admisible de los postes de acero ruptura = 55Kg/mm2 (para postes de acero) FS = 2.5 max = 55/2.5=22Kg/mm2

71 Sustituyendo en la ecuación (2.45) se tiene los esfuerzos en la sección de los postes:

Tabla Nº 4.25 Cálculo de los esfuerzos en cada sección del poste

Verificación de las Secciones del Poste Sección 1 2 3 W(cm3) 48,52 24,03 24,03 M(Kg/cm) 79.228,00 45.936,00 22.968,00 (Kg/mm2) 16,33 19,12 9,56

Conclusión: como verticales.

1, 2 , 3 ,

resultaron ser menores que el esfuerzo admisible permitido

por los postes de acero, se concluye que los apoyos cumplen con la condición de esfuerzos

4.5 Cálculo mecánico del apoyo usado en las derivaciones y terminaciones de la línea aérea de Baja Tensión (120/240 V) del Sector Bocas de Río Viejo

Características del apoyo Longitud: L= 8.23 m Peso del poste: WP = 143 Kg Esfuerzo en Cumbre: EC = 178 Kg

Tabla Nº 4.26 Características en cada sección del poste

Características en cada Sección del Poste Sección 1 L1 (m) D1(mm) e1(mm) Sección 2 2,87 L2 (m) 114 D2 (mm) 5,5 e2 (mm) Sección 3 1,98 L3 (m) 89 D3 (mm) 4,5 e3 (mm) 1,98 89 4,5

El apoyo cumple tanto para los cálculos de esfuerzos verticales como para los cálculos de esfuerzos transversales, cabe destacar que este apoyo por ser de tipo terminal o en su defecto

72 derivación necesita de retenida, por lo tanto también se realizó el cálculo de la fuerza de la guaya, que se colocara en cada uno de ellos (ver anexo 5). Para el análisis del cálculo mecánico de este apoyo se partió del mismo criterio con que se cálculo el apoyo de 11.28 m usado en la línea aérea de alta tensión como también para el apoyo en alineación usado en la línea aérea de baja tensión (para mayor información ver anexo 6).

73

CAPÍTULO V

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS, COMPUTOS METRICOS Y ESTIMADO DE COSTOS

"Construcción sistema de distribución eléctrico de alta tensión (34.5 kV) y baja tensión (120/240 V), del sector Bocas de Río Viejo ubicado en Guasdualito Alto Apure"

5.1 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Las especificaciones técnicas se harán por cada partida, en ellas estarán incluidas la denominación de esta, la unidad de medición, el alcance y la descripción del equipo o material que lo a merite.

Partida No. 01 Denominación: Unidad de Medición:

Pica y Poda. Kilómetro (km)

Alcance: Comprende el suministro, transporte de equipos y mano de obra necesaria para

realizar los trabajos requeridos para la pica, poda y deforestación de una franja de seis (06) metros, tres (03) metros a ambos lados del eje de la línea. Estos trabajos incluyen: Deforestación de vegetación mediana y alta, limpieza y remoción de vegetación liviana y bote de escombros al lugar indicado por el Ing. Inspector.

Partida No. 02 Denominación: Unidad de Medición:

Replanteo. Kilómetro (km)

74 Alcance: Comprende el suministro y transporte de equipo y mano de obra necesaria para realizar el replanteo de la ruta de la línea, de acuerdo al plano.

Partida No 03 Denominación: Suministro de poste de acero (27') de 8,23 Mts. Ec = 116 Kg, D= 4" - 3" Unidad de Medición:

Unidad (Pza)

Alcance: Comprende el suministro de un poste tubular de acero de 8,23 mts de longitud,

EC=116 Kg. hasta el sitio de almacenamiento.

Partida No 04

Denominación: Transporte, Instalación de poste de acero (27') de 8,23 Mts. Ec = 116 Kg, D= 4" - 3"

Unidad de Medición:

Unidad (Pza)

Alcance: Comprende el transporte desde el almacén hasta el sitio de la obra, erección y

alineación del poste tubular de acero de 8,23 mts, EC = 116 kg. Forma parte integrante de esta partida la excavación del terreno (0,6 x 0,6 x 1,9 mts) para las fundaciones, bote de escombros, suministro y preparación de concreto de 20 cm. de espesor Rcc = 210 Kg/cm² para la sub-base y base. Abarca el suministro de la mano de obra, material, combustible y equipos requeridos para llevar a cabo el montaje. Incluye además, el suministro e instalación de todos aquellos materiales necesarios y equipos asociados para completar el montaje de acuerdo con los requerimientos de los trabajos.

Partida No 05 Denominación:

Suministro de poste de acero (27') de 8,23 Mts. Ec = 178 Kg, D=5"- 4" Unidad (Pza)

Unidad de Medición:

Alcance: Comprende el suministro de un poste tubular de acero de 8,23 mts de longitud,

EC=178 Kg. hasta el almacén.

75

Partida No 06 Denominación:

Transporte, Instalación de poste de acero (27') de 8,23 Mts. Ec = 178

Kg, D=5"- 4"

Unidad de Medición:

Unidad (Pza)

Alcance: Comprende el transporte desde el almacén hasta el sitio de la obra, erección y

alineación de postes tubulares de acero de 8,23 mts, EC = 178 kg. Forma parte integrante de esta partida la excavación del terreno (0,6 x 0,6 x 1,9 mts), bote de escombros, suministro y preparación de concreto de 20 cm. de espesor Rcc = 210 Kg/cm² para la sub-base y base. Abarca el suministro de la mano de obra, material, combustible y equipos requeridos para llevar a cabo el montaje.

Partida No. 07 Denominación: Suministro, transporte e instalación de percha de cuatro aisladores para

alineación en baja tensión; incluye herrajes de fijación.

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

Alcance: Comprende el suministro, transporte y la mano de obra necesaria y suficiente para

la instalación de una percha de cuatro (04) puestos en postes de baja o alta tensión para alineación y el suministro e instalación de: 01 Percha de cuatro (04) puestos con sus aisladores. 02 Abrazaderas 3 tornillos de 3" - 31/2" 04 ML alambre de aluminio para amarre # 6 AWG.

Partida No. 08 Denominación: Suministro, transporte e instalación de percha de cuatro aisladores para

amarre en alineación en baja tensión; incluye herrajes de fijación.

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

76

Alcance: Comprende el suministro, transporte y la mano de obra necesaria y suficiente para

la instalación de dos perchas de cuatro (04) puestos en postes de baja o alta tensión para amarre en alineación y el suministro e instalación de: 02 Perchas de cuatro (04) puestos con sus aisladores. 04 Abrazaderas 4 tornillos de 3" - 31/2" 16 Conectores a compresión para conductor # 4/0 AWG.

Partida No. 09 Denominación:

Suministro, transporte e instalación de percha de cuatro aisladores para

derivación en baja tensión incluye herrajes de fijación.

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

Alcance: Comprende el suministro, transporte y la mano de obra necesaria y suficiente para

la instalación de una percha de cuatro (04) puestos en postes de baja o alta tensión para derivación y el suministro e instalación de: 01 Percha de cuatro (04) puestos con sus aisladores. 02 Abrazaderas 3 tornillos de 4" - 41/2" 08 Conectores a compresión para conductor 4/0 AWG.

Partida No. 10 Denominación:

Suministro, transporte e instalación de percha de cuatro aisladores para

amarre terminal en baja tensión incluye herrajes de fijación.

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

Alcance: Comprende el suministro, transporte y la mano de obra necesaria y suficiente para

la instalación de una percha de cuatro (04) puestos en postes de baja o alta tensión para amarre Terminal y el suministro e instalación de:

77 01 Percha de cuatro (04) puestos con sus aisladores. 02 Abrazaderas 3 tornillos de 4" - 41/2" 08 Conectores a compresión para conductor 4/0 AWG.

Partida No. 11 Denominación:

Suministro, transporte e instalación de viento a un ancla de retenida en

baja tensión.

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

Alcance: Comprende la mano de obra para la excavación, compactación, preparación del

terreno y el suministro e instalación de: 12 m de guaya de acero galvanizado de 0.953 cm. de diámetro (4900 Kg.). 06 Grapas sencillas para guayas de acero de 0.953 cm. 01 Ancla de expansión para viento de 70". 01 Barra de anclaje para viento de un ojo 5/8" x 6". 02 Casquillos para guaya de 0.953 cm. 01 Protector tubular para guaya 3/8"

Partida No. 12 Denominación:

Suministro

y

colocación

de

transformador

de

15

kVA

34.5 kV / 120-240 V tipo Unicornio

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

Alcance: Comprende el suministro, transporte, mano de obra e instalación de:

01 Transformador de 15 kVA 34,5 kv /(120/240V) tipo unicornio 01 Abrazadera para transformador.

78 03 ML Cable para puentes en baja # 4 AWG-TTU. ML: metro lineal Conductor 1/0 AWG para puentes en alta. 01 Conector a compresión. Limitadores para cables, conectados en la salida del transformador del lado de baja tensión. Incluye además, el suministro e instalación de todos aquellos materiales necesarios y equipos asociados para completar el montaje de acuerdo con los requerimientos de los trabajos así como la puesta a tierra del transformador.

Partidas No. (13 y 14), comprenden el suministro y colocación de transformadores tipo

unicornio, estas varían solamente en la capacidad del transformador y por consiguiente no se detallan nuevamente.

Partida No. 13 Denominación:

Suministro

y

colocación

de

transformador

de

25

kVA

34.5 kV / 120-240 V tipo Unicornio

Partida No. 14 Denominación:

Suministro

y

colocación

de

transformador

de

37.5

kVA

34.5 kV / 120-240 V tipo Unicornio

Partida No 15 Denominación:

Suministro de Cable ST N° 3x10 AWG, 600V. Metro Lineal (ML)

Unidad de Medición:

Alcance: Comprende el suministro de conductor ST 3x10 AWG, 600 V.

Partida No 16 Denominación:

Transporte e instalación de Cable ST N° 3x10 AWG, 600V.

79

Unidad de Medición:

Metro Lineal (ML)

Alcance: Comprende el transporte desde el almacén hasta el sitio de la obra, instalación, conexión y pruebas del cable concéntrico para 600V calibre 3X10 AWG, será parte de la acometida desde el transformador de distribución a las casas que se les suministrará energía. Incluye la conexión en ambos extremos.

Partida No 17 Denominación:

Suministro, transporte e instalación de caja de control de alumbrado

publico de 2 x 30 A. Unidad de Medición: Unidad (Pza)

Alcance: Comprende el suministro, transporte, instalación, conexión y pruebas de la caja de control con su respectiva fotocelda para el encendido y apagado automático de las lámparas de alumbrado público, esto será parte desde la línea de baja tensión hasta la caja de control con la fotocelda o interruptor asociado a cada lámpara. Incluye la conexión en ambos extremos.

Fig. 5.1 Vista de la Caja de Control del Alumbrado Público 01 Caja de control A.P de 2 x 30 A. 06 Conector "U" KSU-26 06 ML cable de cobre 600V TTU # 6

Partida No 18

80

Denominación:

Suministro, transporte e instalación de brazo de alumbrado público de

1 ½"x 1,5 m con luminarias M-200 vapor de sodio. Unidad de Medición: Unidad (Pza)

Alcance: Comprende el suministro, transporte, instalación, conexión y pruebas del brazo de A.P. con su respectiva luminaria M-200, bombillo de 150 W, vapor de sodio para el alumbrado público de las zonas rurales, esto será parte de la acometida desde la línea de baja tensión hasta cada lámpara.

Fig. 5.2 Vista de Luminaria para Alumbrado Publico Incluye la conexión en ambos extremos. 01 Brazo de A.P de 1 ¼"x1,5 m 01 Luminaria V.S.A.P. M-200 ó similar 150 W 01 Bombillo vapor de sodio A.P 150W-E27 06 ML cable de cobre 600V TW # 14 AWG 02 Conector a compresión YP-2AU8U 02 Portafusiles tipo TRON

Partida No. 19 Denominación: Suministro de conductor de aluminio desnudo (ARVIDAL) # 4/0 AWG

para 120 / 240 V. Unidad de Medición: Kilogramo (Kg)

81 Alcance: Comprende el suministro de conductor ARVIDAL # 4/0 AWG hasta el almacén Guafita.

Partida No. 20 Denominación:

Transporte, tendido y tensado de conductor de aluminio desnudo

(ARVIDAL) # 4/0 AWG para 120 / 240 V. Unidad de Medición: Kilómetro (km)

Alcance: Comprende el transporte desde el almacén hasta el sitio de la obra, y el suministro de mano de obra, manipulación, materiales y equipos necesarios para el tendido y tensado del conductor # 4/0, en postes de acero para la construcción de redes aéreas en baja tensión.

Partida N° 21 Denominación:

Suministro, Transporte e Instalación de Interruptor Termomagnético

(Breaker) de dos polos. Medición: Pieza (Pza) Alcance: Comprende el suministro de materiales, accesorios, transporte, instalación y mano de obra necesaria y suficiente para la instalación de un interruptor termomagnético (Breaker) de 2 polos con capacidad de cortocircuito de 10 kA para una tensión de 120/240 V y con capacidad de 30 A., el cual estará instalado en una caja para Breaker L2 con puerta y bisagra. Los interruptores termomagnéticos estarán instalados para cada vivienda proyectada según los planos y serán punto final de la acometida en baja tensión.

Partida No. 22 Denominación: Suministro, transporte e instalación de cadena de aisladores tipo

suspensión para 34.5 kV Unidad de Medición: Juego (Jgo)

Alcance: Esta partida incluye el suministro de equipos, materiales, accesorios y mano de obra necesaria y suficiente para la instalación de una cadena conformada por dos (02)

82 aisladores de porcelana para suspensión tipo 52-4 para 34.5 kV, con rigidez dieléctrica suficiente para que la tensión de perforación sea lo más elevada posible y suficiente resistencia mecánica para soportar los esfuerzos demandados por el conductor.

Fig. 5.3 Vista del aislador tipo suspensión 52-1. Esta cadena de aisladores se instalará sobre los postes de 40' para alta tensión por medio de abrazaderas. La conexión entre cadenas de campanas se realizará con conectores a compresión por medio de un puente.

PARTIDA N° 23 Denominación: Pintura y Codificación para Postes y Estructuras

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

Alcance: Comprende el suministro y colocación a brocha a dos capas como mínimo de pintura de aluminio difuso a partir de los dos metros de la rasante del terreno hasta el total de su longitud y pintura negra asfáltica, desde la rasante del terreno hasta dos metros de altura. Comprende también la pintura de los estribos que forman parte del poste.

Partida No. 24 Denominación:

Suministro, Transporte e instalación de descargadores de tensión

poliméricos de 34.5 KV. Unidad de Medición: Unidad (Und)

Alcance: Comprende el transporte hasta el almacén, suministro de mano de obra, equipos y materiales necesarios para el suministro de descargadores de tensión poliméricos con las siguientes especificaciones técnicas:

83 Tensión Nominal: 34.5 kV. Tensión de descarga a frecuencia de servicio: 45 kV. Tensión de Impulso para 100% de descarga para una rata de crecimiento de 130 kV./seg. (rango): 84-112 kV. Tensión residual para una onda de corriente de 8/20 seg. Con amplitud de: 5000 A (rango) 99-110 kV. 10000 A (rango) 107-126 kV. 20000 A (rango) 117-149 kV. Intensidad de descarga nominal con onda de 8/20 seg.: 5 kA. Intensidad de descarga de gran amplitud con onda de 4/10 seg.: 65 kA. Intensidad de descarga de larga duración (onda cuadrada de 1000 seg. duración): 39 A.

Fig. 5.4 Vista de un descargador de tensión con envolvente polimérico para distribución. Características de dieléctrico: Tensión de Impulso para una onda de 1,2x50 seg. (BIL): 150 kV. Tensión a frecuencia de servicio un minuto en seco: 70 kV. Tensión a frecuencia de servicio, 10 seg. en húmedo: 60 kV.

84 Distancia de fuga: (terminal de línea hasta la abrazadera) 83,8 cm. Se incluye en ésta partida el suministro e instalación de los materiales necesarios para la puesta a tierra común de los pararrayos, lo cual abarca lo siguiente: 12 m de cobre trenzado desnudo # 2 AWG. 01 Tubo Conduit metálico de ½" x 3 m. Flejes y hebillas. Dos (02) barras de hincado profundo de 1,5 m x 5/8" (250 micras) Dos (02) soldaduras autofundentes.

Partida No. 25 Denominación: Suministro, transporte e instalación de cortacorrientes para 34.5 kV.

Unidad de Medición:

Unidad (Und)

Alcance: Comprende el transporte hasta el sitio de la obra, suministro de mano de obra, equipos y materiales necesarios para el suministro de cortacorrientes de 34.5 kV, con sistema de fijación, incluye portafusiles y el fusible;

Fig. 5.5 Vista de un cortacorriente de porcelana con su respectivo porta fusible. Comprende el suministro de transporte y mano de obra necesaria para instalar, conectar y montar un (01) cortacorriente para 34.5 kV, incluye los cartuchos y los fusibles. Debe incluir

85 el puente de conexión entre el cortacorriente y el descargador de tensión en conductor de cobre sólido # 4.

Partida No 26 Denominación:

Suministro de poste de acero (40') de 11.28 m. Ec = 295 Kg, D= 9" - 8" Unidad (Pza)

Unidad de Medición:

Alcance: Comprende el suministro de un poste tubular de acero de 11.28 m de longitud, EC=295 Kg, Hasta el almacén

Partida No 27 Denominación:

Transporte, Instalación de poste de acero (40') de 11.28 m Ec = 295 kg,

D= 9" - 8" Unidad de Medición: Unidad (Pza)

Alcance: Comprende el transporte desde el almacén hasta el sitio de la obra, erección y alineación de postes tubulares de acero de 11.28 m, EC = 295 kg. Forma parte integrante de esta partida la excavación del terreno (0,6 x 0,6 x 1,9 m), bote de escombros, suministro y preparación de concreto de 30 cm. de espesor Rcc = 250 Kg/cm² para la sub-base y base. Abarca el suministro de la mano de obra, material, combustible y equipos requeridos para llevar a cabo el montaje.

Partida No 28 Denominación:

Suministro de conductor de aluminio desnudo (ARVIDAL) # 4/0 AWG

para 34.5 kV. Unidad de Medición: Kilogramo (kg)

Alcance: Comprende el suministro de conductor ARVIDAL # 4/0 AWG para 34.5 kV. Hasta el almacén.

86

Partida No. 29 Denominación:

Transporte, tendido y tensado de conductor de aluminio desnudo

(ARVIDAL) # 4/0 AWG para 34.5 kV. Unidad de Medición: Kilómetro (km)

Alcance: Comprende el transporte desde el almacén, hasta el sitio de la obra, y el suministro de mano de obra, manipulación, materiales y equipos necesarios para el tendido y tensado del conductor # 4/0 AWG para 34.5 kV, en postes de acero para la construcción de redes aéreas en Alta Tensión.

Partida No. 30 Denominación:

Suministro, transporte e instalación de viento a un ancla de retenida en

Alta Tensión. Unidad de Medición: Unidad (Und)

Alcance: Comprende la mano de obra para la excavación, compactación, preparación del terreno y el suministro e instalación de: 18 m de guaya de acero galvanizado de 0.953 cm de diámetro (4900 kg.). 06 Grapas sencillas para guayas de acero de 0.953 cm. 01 Ancla de expansión para viento de 70". 01 Barra de anclaje para viento de un ojo 5/8" x 6". 02 Casquillos para guaya de 0.953 cm. 01 Protector tubular para guaya 3/8"

Partida No. 31 Denominación:

Suministro, transporte e instalación de aislador tipo espiga para 34.5 kV Pieza (Pza)

Unidad de Medición:

87 Alcance: Esta partida incluye el suministro de equipos, materiales, accesorios y mano de obra necesaria y suficiente para la instalación de un aislador tipo espiga para tensión de servicio de 34.5 kV con rosca de 3,5 cm Clase 56-3. Este aislador se instalara sobre los postes de 40' para alta tensión por medio de abrazaderas.

Fig. 5.6 Vista del aislador tipo espiga 56-3.

88

5.2 CÓMPUTOS MÉTRICOS

Tabla 5.1 Cómputos métricos

"Construcción sistema de distribución eléctrico de alta tensión (34.5 kV) y baja tensión (120/240 V), del sector Bocas de Río Viejo ubicado en Guasdualito Alto Apure" Partid a 01 02 Pica y poda Replanteo Baja tensión 03 04 05 06 07 08 Suministro de poste de acero 27', EC=116 kg. d= 4" ­ 3" Transporte e instalación de poste de acero 27', EC=116 kg. d=4" ­ 3" Suministro de poste de acero 27', EC=178 kg. d= 5" ­ 4" Transporte e instalación de poste de acero 27', EC=178 kg. d=5" ­ 4" S/T/I de perchas de cuatro aisladores para alineación en baja tensión incluye herraje de fijación S/T/I de perchas de cuatro aisladores para amarre en alineación en baja tensión incluye herraje de fijación S/T/I de perchas de cuatro aisladores para derivación en baja tensión incluye herraje de fijación S/T/I de perchas de cuatro aisladores para amarre terminal en baja tensión incluye herraje de fijación Suministro, transporte e instalación de viento a un ancla para retenida en baja tensión. Suministro, transporte e instalación de transformador de 15 kVA 34.5 kv/120/240V tipo unicornio. Suministro, transporte e instalación de transformador de 25 kVA 34.5 kv/120/240V tipo unicornio Suministro, transporte e instalación de transformador de 37.5 kVA 34.5 kv/120/240V tipo unicornio Suministro de cable ST. 3x10 AWG, 600 V. Transporte e instalación de cable ST. 3x10 AWG, 600 V. Continua en la siguiente hoja Und Und Und Und Und Und 98 98 37 37 105 25 Descripción Und. Cantidad km km 7.4 7.4

09

Und

8

10 11

Und Und

41 52

12

Und

2.00

13

Und

6.00

14 15 16

Und ML ML

5.00 4500 4500

89

17 S/T/I de caja de control de alumbrado público de 2x30 A. S/T/I de brazo de alumbrado público de 1 ¼"x1,5 m con luminarias m-200 similar 150 W e27 en poste de acero (2 fusibles tipo tron) Suministro de conductor de aluminio desnudo (ARVIDAL) # 4/0 para tensión 120/240 V. transporte, tendido y tensado de conductor de aluminio desnudo (ARVIDAl) # 4/0 para tensión 120/240 V. S/T/I de interruptor termomagnético (breaker) dos polos Alta tensión 22 S/T/I de cadena de aisladores tipo suspensión para 34.5 kV Pza 50 Pza 7.00

18

Pza

147

19

Kg

9000

20

Km

7.70

21

Pza

150

23

pintura y codificación de poste y estructura

Und

229

24 25 26 27 28 29 30 31

Suministro, transporte e instalación de pararrayos poliméricos de 34.5 kV. Suministro, transporte e instalación de cortacorriente para 34.5 kV. Suministro de poste de acero (40') de 11.28 m. EC = 295 kg, d= 9" - 8" Transporte, instalación de poste de acero (40') de 11.28 m. EC= 295 Kg., d= 9" 8" Suministro de conductor de aluminio desnudo (ARVIDAL) # 4/0 AWG para 34.5 kV. Transporte, tendido y tensado de conductor de aluminio desnudo (ARVIDAL) # 4/0 AWG para 34.5 kV.

Und Und Und Und Kg Km

11 11 94 94 2800 9.6 50 53

Suministro, transporte e instalación de viento a un ancla de retenida en alta tensión. Und s/t/i de aislador tipo espiga para 34.5 kV Pza

5.3 ESTIMADO DE COSTOS

Se muestra el resumen del análisis de costos, realizado en el sistema de estimación de costos (SICOST).

90

91

92

CONCLUSIONES

La Construcción de una red aérea de distribución tiene sus raíces y fundamentos en el diseño del mismo, es por esta razón que el buen manejo de las herramientas Teóricas-prácticas podrá ofrecer resultados óptimos, confiables y que cumplan con las normas de construcción, en función de desarrollar una obra que ayude con el desarrollo de los sectores de estudio. La construcción de la línea aérea para la alimentación del Sector Bocas de Río viejo, se diseñó principalmente teniendo en cuenta normas de diseño para optimizar el mantenimiento y aumentar la confiabilidad del servicio. La factibilidad de mantenimiento de esta línea será alta debido a que se diseñó cumpliendo normas de distancias mínimas de seguridad para poder garantizar la integridad física del personal y respetando los niveles permisibles de construcción. La confiabilidad del sistema de distribución se garantizará debido a la utilización de materiales de primera calidad y de los dispositivos de protecciones adecuadas para disminuir fallas del sistema que signifique interrupción del sistema. Se diseñaron los circuitos eléctricos de cada una de las comunidades del sector, tomando en cuenta cálculos de demanda del sistema y carga de los transformadores de distribución, así mismo se realizaron los cálculos mecánicos de la red aérea de distribución. Se elaboraron las especificaciones técnicas de las partidas, las cuales indican el alcance de las partidas, descripción del material y la cantidad de material requerido para la correcta, eficaz y puntual construcción del proyecto según el diseño, de la misma manera se realizaron los cómputos métricos contabilizando la cantidad de materiales por partida.

93 Se realizo un análisis económico a través de una estimación de costos, donde se realizó el estimado de precios unitarios por partida como también el presupuesto general del proyecto, con el cual se gestionará el proceso de licitación y posterior contratación del mismo.

RECOMENDACIONES

El Ingeniero Inspector debe corroborar que los materiales suministrados por la empresa para ejecutar la obra, cumplan con las especificaciones técnicas del proyecto. Al momento del tendido y tensado de la línea en alta tensión, utilizar poleas en los postes para transportar el conductor ARVIDAL; esto evitará el deterioro del mismo. Verificar las condiciones del terreno (nivel freático), donde se colocarán los postes, para así evitar variaciones del nivel del poste que conllevarían a la disminución de la altura mínima sobre el suelo. Las uniones de cable a cable ó cable a barra cooperweld se debe realizar con soldadura autofundente. Para la ejecución de este proyecto el Ingeniero Inspector debe garantizar que las normas que se encuentran plasmadas en el proyecto se cumplan a cabalidad.

94

REFERENCIAS

ALBARRAN, Ender. (2006). Estudio del Comportamiento de la Red de Distribución en Baja Tensión del Sistema ENELVEN Gerencia Colón ­ Mérida. Tesis de Grado, Universidad de Los Andes, Mérida. BARRETO, Gilberto (2005). Modelo del Sistema para los Análisis de Expansión a Mínimo Costo. Primer Documento. Foro I. FUNDELEC, Caracas. Febrero. BALLESTER, L. (2008). Clase por lectura, Guía de Cálculos Mecánicos de Redes de Distribución Aéreas. CADAFE, Manual de Electricidad Básica, Caracas 2000. CADAFE, Normas de Diseño para las Líneas de Alimentación y Redes de Distribución, Caracas 1987. Calidad del Servicio Eléctrico. Norma según Gaceta Oficial Nº 37.825. Caracas. 2004. DÁVILA, M. Apuntes de Sistemas de Distribución, Mérida 2006. Distribution System Protection. McGraw-Hill. GRISALES, E. (2006). Estudio Diseño y Remodelación del Sistema Aéreo de 13.8 kV SIDOR C.A. Mérida. Tesis de Grado, Universidad de los Andes, Mérida. MORA, Ernesto. Diseño de Líneas de Transmisión. Publicaciones Universidad de los Andes. Mérida 1997. Monografías.com [en línea]. Disponible: Disponible:http://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtml[Consulta: 2008 Abril 25].

Monografías.com [en línea]. Disponible: http://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtml 2008, Mayo 15]. STEPHENS, Ricardo. Apuntes de Sistemas de Distribución, Mérida 2000.

[Consulta:

STEPHENS, Ricardo. Tabla de Conductores en Alta y Baja Tensión, Mérida 2000.

95

ANEXO

96

ANÁLISIS ECONÓMICO

·

El análisis económico: Pretende determinar cuál es el monto de los recursos económicos necesarios para la

realización de un proyecto, entiéndase por proyecto la mínima unidad operacional que vincula recursos, actividades y componentes durante un periodo determinado y con una ubicación definida para resolver problemas o necesidades de la población. El sistema operativo usado en dicho proyecto es el, Sistema de estimaciones de costos "SICOST" y se define como un sistema de costos diseñado y creado en ambiente Windows, con el propósito de construir estimados de costos Clase I(Clasificación dada por PDVSA) que involucre costos de Materiales, Labor, Equipos, entre otros, y, que pueda proporcionar los informes requeridos en cada caso, utilizando la Filosofía de Estimación Detallada (Análisis de Precios Unitarios en Construcción y servicios profesionales). Este sistema está concebido de una manera sencilla y completamente amigable. Su operación se puede realizar con el movimiento de flechas arriba o abajo para seleccionar o el ratón (mouse), se mostrarán una serie de pasos los cuales se deben seguir para la creación del estimado. 1. Se hace doble click en el icono del programa SISTEMA INTEGRADO DE INGENERIA Y PROYECTO, luego aparece una ventana que solicita el indicador y clave personal del usuario. 2. Luego se activa la ventana con las herramientas del SISTEMA INTEGRADO DE INGENERIA Y PROYECTOS, haciendo click en la herramienta SICOST (Sistema Integral de Costos), se habilita la ventana que muestra diferentes ramas de estimación. La de interés es "Servicio para Perforación y Obras". 3. A continuación se habilita la ventana que permite abrir un estimado existente ó crear un estimado nuevo.

97 4. Para crear el estimado se debe seleccionar de una lista de proyectos macros, el sitio donde se estará ubicando el estimado respectivo. 5. Luego se abre la ventana donde se suministran los datos del estimado como: título, tipo de servicio, tipo de contrato, tiempo de ejecución, estimador, clave del estimador; adicionalmente se crea la estructura del contrato. 6. Al aceptar los datos suministrados, se despliega el ambiente para crear las partidas con sus respectivos análisis de precios unitarios. 7. Finalmente creado el estimado, para abrirlo se repiten los pasos del 1 al 3 seleccionando el tilde de "abrir estimado existente"

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