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7/31/2019 memoria para proyectos

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DISEO DE LA LINEA DE TRANSMISION A 138 KVPALANDA - LOJA

MEMORIA TECNICA

1.- INTRODUCCION

La Compaa Hidroelctrica del Sur - HIDROSUR S.A. tiene previsto la construccin delproyecto hidroelctrico Ftima, localizado en el sector de Ftima, cantn Palanda,

provincia de Zamora Chinchipe. La central hidroelctrica ser de pasada, aprovechar lasaguas del ro Palanda luego de la confluencia de los ros Jbaro y Blanco, se captar uncaudal de 15 m3/seg., para obtener una potencia de 20.5 MW por medio de dos unidadesde generacin, con turbinas tipo Francis que generan 10.25 MW cada una. La energaproducida debe ser evacuada al sistema nacional de transmisin, para lo cual esnecesaria la construccin de una lnea de transmisin.

Actualmente existe la lnea de subtransmisin a 69 kV que parte desde Loja hasta lasubestacin Palanda, que son de propiedad de la Empresa Elctrica Regional del SurS.A. Esta subestacin est ubicada aproximadamente a 7.0 Kms del proyecto Ftima,cuenta con un transformador de 2.5 MVA para el suministro de energa a los cantones de

Palada y Chinchipe.

Considerando que en los cantones Palanda y Chinchipe existe un gran potencial hdrico,que puede ser aprovechado para la instalacin de nuevas centrales hidroelctricas, lacompaa HIDROSUR S.A. ha credo conveniente que la energa generada por la centralFtima sea evacuada por una lnea de transmisin a 138 KV de una longitud de 81.02Km, que se conectar al sistema nacional de transmisin a travs de la subestacin Lojade propiedad de Transelectric S.A.

El voltaje de generacin de la central hidroelctrica Ftima ser de 6.6 kV, para luegoser elevado a 138 kV mediante una subestacin que se ubicar junto a la casa de

mquinas. Desde esta subestacin saldr la lnea de transmisin para conectarse alsistema nacional de transmisin en la subestacin Loja.

Esta lnea tendr una longitud de 81.02 Km, ser conformada por un circuito simpletrifsico, con conductores de aleacin de aluminio tipo ACAR, calibre 750 MCM, quesern montados a travs de cadenas de aisladores sobre estructuras metlicas(torres), las que a su vez se asegurarn con pernos y herrajes a las estructuras.

Para la proteccin contra descargas atmosfricas, en la parte posterior de las torresmetlicas, se instalar el hilo de guardia utilizando cable OPGW (Optical Ground Wire)de 10 mm. de dimetro 12 fibras grado alta resistencia (4900 Kg de esfuerzo a la rotura).


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DISEO DE LA LINEA DE TRANSMISION A 138 KV PALANDA - LOJA

Por esta lnea inicialmente se evacuar una potencia de 20.5 MW que corresponde a la

generacin de la central Ftima, teniendo capacidad para posteriormente dar paso a lapotencia que se genere en nuevas centrales que se puedan instalar, pudiendo llegar atransmitir una potencia aproximada de 60 MW. Esta obra proyectada ayudar aldesarrollo de la zona Sur del pas, generando fuentes de trabajo e ingresos para lospobladores y por consiguiente mejorando sus condiciones de vida.

Se debe sealar que a travs de la lnea de transmisin Palanda - Loja se evacuar laenerga limpia producida en centrales hidrulicas, caracterizada por ser energarenovable y no contaminante, desplazando de esta forma a la generacin trmica deelevado costo para el pas y que produce emisiones a la atmsfera, evitando de estaforma el efecto invernadero y por consiguiente el calentamiento global del planeta.

2.- DESCRIPCION GENERAL DE LA RUTA

2.1.- UBICACIN DEL PROYECTO.

El proyecto se encuentra localizado entre los cantones Palanda de la provincia deZamora Chinchipe y Loja. Parte desde la subestacin a construirse junto a la casa de

mquinas de la central Ftima, hasta llegar a la subestacin Loja de propiedad deTranselectric. En su recorrido cruza por las parroquias Palanda y Valladolidpertenecientes al cantn Palanda y por las parroquias, Vilcabamba, San Pedro,Malacatos, San Sebastin y Sucre de cantn Loja.

El punto de partida est localizado en las coordenadas UTM E 702.224 - N 9490.048 yla llegada en Loja corresponde a las coordenadas E 697.536 - N 9558.222. LasAltitudes son: 1.300 m.s.n.m. al inicio, 2.818 m.s.n.m. en el punto ms alto y 2.223m.s.n.m. a la llegada a la subestacin Loja de propiedad de Translectric S. A. Laubicacin del proyecto se indica en el grfico de la pgina siguiente, en tanto que en

plano de implantacin general correspondiente al anexo 19 se indica el recorrido de lalnea.

Por la ubicacin de la lnea respecto a la altura sobre el nivel del mar, de acuerdo a lanormas para el diseo de lneas de transmisin utilizadas por Transelectric, correspondea la zona 2, por lo que se tomar en cuenta estas condiciones para el diseo.

HIDROELECTRICA DEL SURHIDROSUR S.A. 2


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Mapa N 1 Ubicacin del proyecto

2.2. SELECCIN DE LA RUTA

Con la informacin disponible en las cartas topogrficas, en primer lugar, se identificaronlas posibles alternativas para las rutas que sean factibles, desde el punto de vistaambiental, social, tcnico y econmico. Posteriormente, se realiz una verificacin en sitio(campo) de las condiciones de las rutas preseleccionadas, hasta determinar la msadecuada para la construccin de la lnea desde el punto de vista social, ambiental,tcnico y econmico. Esta actividad fue realizada tomando en consideracin los criteriosde un equipo multidisciplinario de profesionales en ingeniera elctrica, civil, geolgica,medio ambiente, componente social, arqueologa.

Durante la seleccin de la ruta se determinaron dos tramos crticos, los cuales fueronanalizados con mayor detenimiento; el primero corresponde desde el sector La Cruz delSoldado hasta el paso por la Quebrada de los Muertos que es el lmite entre el PNP yla Reserva Tapichalaca, llegando a establecer que la mejor opcin se llevar la lneacercana a la carretera Loja Palanda, ruta que tiene mayor longitud ms ngulos, pero



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tiene la ventaja de que causa menores impactos ambientales y adems se facilita laconstruccin en lo que a acceso de materiales y tendido de conductores se refiere.

El segundo tramo crtico corresponde a la entrada a la subestacin Loja de propiedad deTranselectric, debido a que este sector corresponde al rea urbana de la ciudad de Loja.Para este caso, la ruta va por la periferia de la ciudad y siguiendo la faldas del cerroVillonaco, hasta realizar un ngulo fuerte (71.86) en el sector de Tierras Coloradas,luego contina siguiendo por el margen de proteccin de una quebrada para no afectarterrenos urbanizables, hasta finalmente llegar frente al patio de 138 kV de la subestacinLoja.

Inicialmente por la parroquia Vilcabamba, estuvo previsto pasar con la lnea por la parteoriental del cerro Mandango, pero debido a la oposicin de la poblacin se cambi la ruta

hacia la parte occidental de este cerro, variante que fue aceptada por los habitantes delsector, realizando de esta forma mayo nmero de ngulos.

2.3. CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIN DE LA RUTA

Para definir la ruta de lnea tcnicamente factible y minimizar los impactos al medioambiente durante las etapas de construccin, operacin y mantenimiento, seconsideraron los siguientes aspectos fundamentales:

Ubicar el trazado propuesto en lo posible lo ms cercano a las vas existentes de

segundo o tercer orden o caminos vecinales, lo que facilitar acceder al sitiodonde se instalarn las estructuras con los materiales, herramientas y equipos.

Evitar en lo posible que la lnea atraviese zonas pobladas o sobre viviendas.

Evitar en lo posible que la lnea pase por reas con bosques nativos o plantados, afin de minimizar el desbroce de los rboles y especies nativas, por el derecho deservidumbre para la construccin y mantenimiento.

Seleccionar la ruta de forma que los puntos de implantacin de las torres seansitios de geologa estables, evitando cruzar por zonas de posibles deslizamientos.

Disminuir al mximo los cruces con la lnea de subtransmisin existente a 69 KVentre la ciudad de Loja y Palanda.

Tratar de que los tramos tengan alineaciones de mayor longitud posible, evitandotener muchos ngulos a fin de reducir los costos de construccin.

Garantizar la factibilidad tcnica del proyecto desde el punto de vista de lascondiciones de clima, suelo, geomorfolgicas, geolgicas-geotcnicas ypaisajsticas de la zona.

2.4. DESCRIPCIN DEL TRAZADO DE LA LNEA



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La lnea de transmisin a 138 kV Palanda Loja tendr una longitud de 81.02 Km, partir

desde la central Ftima hasta la subestacin Loja de propiedad de Transelectric En surecorrido, atravesar en la mayor parte sectores rurales y una longitud corta ser por elrea urbana del sector occidental de la ciudad de Loja, que es donde se encuentraubicada la subestacin Loja de propiedad de Transelectric. En el plano de implantacingeneral correspondiente al anexo 19, se indica el recorrido de la lnea.

En el trayecto, la lnea atravesar inevitablemente terrenos del Parque NacionalPodocarpus - PNP, la reserva privada Tapichalaca y el sector occidental del bosqueProtector de la Hoya de Loja cercano al cerro Villonaco para lo cual, se tomarn lasmedidas ms aconsejadas para mitigar los impactos ambientales negativos que estnincluidas en el Plan de Manejo Ambiental.

Adems, en su recorrido se tendrn cruces con alimentadores primarios trifsicos ymonofsicos a 13.8 kV, as como varios cruces con la lnea de subtransmisin a 69 kVLoja Palanda. En el diseo se establecer realizar los cruces dejando las distanciasmnimas de separacin entre conductores establecidas en las normas, considerandoadems de que la lnea a 138 kV a construirse siempre pasar por encima de las otras.

La ltima estructura de la lnea de transmisin Palanda - Loja (V36), estar ubicada juntoa la torre final de la lnea de transmisin Cuenca Loja, es decir en la parte norte de lasubestacin Loja de propiedad de Transelectric. Desde la estructura a ubicarse en elvrtice V36 se conectar la lnea Palanda - Loja con la subestacin.

Para la conexin de la lnea a la subestacin Loja, en coordinacin con Transelectric sernecesario realizar las ampliaciones en el patio de 138 kV, incrementando una nuevaposicin con el equipamiento de control, proteccin y medicin requeridos para eleefecto.

En el cuadro del Anexo No. 1 se detallan las coordenadas de los vrtices y en el AnexoNo. 2 se indican los propietarios de los terrenos por donde atraviesa la lnea detransmisin.

3.- CARACTERISTICAS GENERALES DE LA LINEA3.1. CONDUCTOR

La lnea de transmisin a 138 kV Palanda Loja ser simple circuito, mediante conductordesnudo de aleacin de aluminio tipo ACAR, calibre 750 MCM. El tipo y calibre delconductor fue determinado en base a un anlisis tcnico econmico, para lo cual seconsidera una potencia inicial de 20 MW, dos aos ms tarde se transmitira 40 MW y alquinto ao 60 MW, debido a que en el cantn palanda existe un gran potencial hdricopara la instalacin de nuevas centrales.

Las caractersticas del conductor a utilizar son las siguientes:



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Tipo ACAR

Calibre 750 MCM

Composicin 18/19

Dimetro (mm) 25,32

Seccin total (mm2) 380

Resistencia (Ohm/Km) 0,0817

Peso (Kg/Km): 1.048

Tensin de rotura (Kg) 8.651

Mdulo de elasticidad (Kg/mm2) 6.400

Coeficiente de dilatacin lineal (1/C): 2,30E-05

Para atenuar las vibraciones se deben instalar amortiguadores del tipo stockbridge,utilizando armaduras de proteccin en los puntos de suspensin de los conductores.

3.2. CABLE DE GUARDIA.-

Debido a la gran importancia de esta lnea dentro del sistema elctrico y para mejorar suconfiabilidad, se tiene previsto el apantallamiento mediante la instalacin de un hilo deguardia, que ir colocado en la parte posterior de las torres metlicas, de manera que elngulo vertical que se forme entre este y los conductores (ngulo de proteccin) no seamayor a 30.

El cable de guardia ser del tipo OPGW de 10 mm. de dimetro 12 fibras grado altaresistencia (4900 Kg de esfuerzo a la rotura).

De igual forma que para los conductores de fase, para amortiguar las vibraciones sedebern instalar amortiguadores tipo stockbridge.

3.3. AISLADORES.-

Los aisladores a ser utilizados sern de porcelana o vidrio, del tipo suspensin, claseANSI 52-3, con resistencia electromecnica mnima de 15.000 libras, con acoplamientosocket ball. El nmero de aisladores por cadena a utilizar ser 13 en estructuras desuspensin y 14 en estructuras de retencin. El nivel bsico de aislamiento (BIL) de lalnea ser de 650 kV, por lo que el aislamiento debe considerar este aspecto.Los aisladores debern tener sus partes metlicas de material ferroso y estarnprotegidos adecuadamente contra la accin corrosiva de la atmsfera, mediantegalvanizado por inmersin en caliente.

3.4. HERRAJES Y ACCESORIOS.-



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Estos elementos corresponden a aquellos necesarios para la fijacin de los aisladores a

la estructura y al conductor, los de fijacin del cable de guardia a la estructura y loselementos de proteccin elctrica. Todos estos elementos debern ser de un materialresistente a la corrosin, que en forma general se limita al uso de materialesgalvanizados, sern de diseo adecuado a su funcin mecnica y elctrica y debern serprcticamente inalterables a la accin corrosiva de la atmsfera.

Los pernos, adaptadores, grilletes, grapas de suspensin y retensin para el hilo deguardia, pernos U, adaptadores tipo Y, adaptadores tipo socket, rtulas y otros sern deacero o de hierro protegidos contra la corrosin mediante galvanizado por inmersin encaliente. Los materiales deben ser de tal manera que no se presente peligro dedestruccin por corrosin galvnica.

Las uniones de los conductores y del cable de guardia sern del tipo compresin.

Las grapas de suspensin y anclaje para ser usadas con el cable de guardia (OPGW),sern hierro galvanizado.

Las grapas de suspensin y de anclaje para los conductores sern construidas con elcuerpo de aluminio, los pasadores y los elementos de ajuste sern de acero galvanizado.

Las grapas de retencin (anclaje) sern del tipo compresin y la resistencia de estoselementos ser igual o superior a la resistencia electromecnica de los aisladores

utilizados. En las grapas de suspensin, los conductores estarn protegidos mediantevarillas de armar.

Tanto los aisladores como los accesorios de sujecin a la estructura, debern serdiseados de forma que puedan ser reemplazados usando equipo convencional paratrabajo en lnea energizada.

3. 5. TORRES.-

Se utilizarn torres autosoportantes de acero galvanizado, de forma tronco piramidal,

construidas por perfiles de acero galvanizado resistente a la corrosin, apernados entresi. Cada torre tendr su conexin elctrica a tierra como medida de proteccin.

Las torres sern diseadas de modo que no se presenten deformaciones permanentesen sus elementos metlicos. Ser de diseo adecuado para soportar todas las cargaslongitudinales y transversales que se determinen en el clculo mecnico, considerandolos factores de sobrecarga establecidas en las normas de diseo.

La altura de las torres est en funcin de las distancias de seguridad de losconductores con respecto al suelo. En el cuadro del anexo 4 se indica el tipo de torre yla altura al punto de amarre del conductor ms bajo.



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Las torres sern construidas con los siguientes elementos: peineta protectora contrapjaros, en el extremo superior de las crucetas; dispositivos de proteccin antitrepado

en cada una de las partes de la estructura, para evitar que personas no autorizadassuban a la estructura; y escalones para trepado, para facilitar la subida al personal querealice la construccin y el mantenimiento de la lnea.

Se prev considerar en el diseo de las torres el uso de extensiones de ladera (patas)de diferentes longitudes, con el objeto de aprovechar los desniveles naturales delterreno y/o poder alcanzar mayores alturas entre el suelo y el punto de suspensin oretencin del conductor para vencer obstculos naturales.

El nmero de torres a utilizar en la lnea es de 143, por lo que el vano promedio de lalnea es de 566.6 m. El diseo de las torres se indica en los planos de anexo 21, en

tanto que en el siguiente cuadro se detalla en nmero de cada tipo de estas

TIPO CANTIDAD

SL2-1 45

SP2-1 57

AL2-1 28

AR2-1 13

3.6. FUNDACIONES.-

Para el armado de las torres metlicas, se utilizarn fundacin normal de zapata dehormign armado, en donde los suelos presenten una capacidad soporte admisiblemayor o igual a 0.5 Kg/cm2. En terrenos cuya capacidad de soporte sea inferior a 0.5Kg/cm2, se utilizarn fundaciones con pilotes.

De los recorridos realizados para la determinacin de la ruta del trabajo de supervisindel levantamiento topogrfico, se pudo observar que los terrenos por donde atraviesala lnea no son pantanosos ni indundables, por lo que se estima que la capacidad desoporte ser superior a 0.5 Kg/cm2, sin embargo esto ser verificado luego de que serealicen los estudios geotcnicos en los sitios de implantacin de las torres.

Las fundaciones sern realizadas de forma que no se presenten deformacionespermanentes en los elementos de la torre. Sern diseadas para que puedan resistirtodos los esfuerzos a los que estar sometida la estructura con los factores desobrecarga establecidos en la norma, con un factor de seguridad adicional mnimo del40% para el arrancamiento y del 20% para otras reacciones

3.7. PUESTA A TIERRA.-

El hilo de guardia y las torres sern puestas a tierra, para lo cual se utilizar cable



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acero enchapado en cobre (cable copperweld) 3#8 AWG y varillas copperweld de 2,4m de longitud por 5/8" de dimetro.

El cable de cobre desnudo ser de 7 hilos, tipo semi duro, calibre # 2 AWG, serfabricado en base a las normas ASTM B2, B3 y B8 o similares. Las varillascopperweld estarn protegidas contra la oxidacin por una capa exterior de cobrepermanentemente fundida al alma de acero de 254 micras de espesor, deberncontener el conector fijo y ser de cobre con perno para ajustar al conductor de puestaa tierra.Se deber verificar que la resistencia de puesta a tierra a pie de torre, utilizando losmateriales indicados, no sobrepase el valor de 10 ohmios. De requerirse, en laconstruccin se podr incrementar el nmero de varillas, si es que la resistividad es

muy elevada.

3.8. AVISOS DE PELIGRO Y NUMERACIN.-

Se colocarn los avisos de peligro en todas las estructuras de la lnea. El aviso deberllevar una instruccin que diga PELIGRO DE MUERTE ALTA TENSIN. Adems,para identificacin todas las estructuras sern numeradas, lo que facilitar sulocalizacin.

4. CALCULO MECANICO.

4.1.ESTADOS A CONSIDERAR.

Segn las normas del ex INECEL para lneas de transmisin a 138 KV., las que sonaplicadas por Transelectric, se definen dos zonas que son:

Zona I: que corresponde a la parte baja del territorio nacional hasta una altura de 1000m.s.n.m.

Zona II: que corresponde bsicamente a la meseta andina y comprende terrenos desdelos 1.000 hasta los 3.500 m.s.n.m.

De acuerdo con esta clasificacin, la lnea de transmisin Palanda - Loja objeto delpresente estudio, se ubica en la zona II, por lo tanto el estudio se realizar con losparmetros definidos exclusivamente para este tipo de zona.

De acuerdo a la normas del ex INECEL, para el clculo mecnico se consideran lossiguientes estados climatolgicos:

Estado I.- Este estado corresponde a la mnima temperatura, define la flecha mnima de

los conductores y cables de guardia, al igual que una de las condiciones para definir la



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tensin mxima de los conductores y cables de guardia. Las condiciones para el clculoson:

Zona II Temperatura: -5 C Viento: 0 Km/h

Para este estado, se recomienda que la tensin mecnica del conductor no exceda el33% de la tensin de rotura, en tanto que para el hilo de guardia la tensin mximadebe ser mxima el 30% de la tensin de rotura. Estos aspectos debern serverificados en los resultados que se obtengan del clculo mecnico, al aplicar laecuacin de cambio de estado.

Estado II.- Define una condicin de mxima carga mecnica de los conductores y cablede guardia; pero no asegura una condicin de flecha mxima. Las condiciones para elclculo mecnico son:

Zona II Temperatura:5 C Viento: 90 Km / h

Los porcentajes de las tensiones mximas admisibles, son iguales a las sealadas en elestado I.

Estado III.- Corresponde a la condicin de operacin normal de la lnea, conocido comoel estado de todos los das o "EDS" (EVERY DAY STREES), es el que define lastensiones y flechas normales, tanto para los conductores de fase como para el cable deguardia. Las condiciones que se aplican para el clculo son:

Zona II Temperatura:15 C Viento: 0 Km / h

Para la aplicacin de la ecuacin de cambio de estado para el clculo de tensiones, se

establece al estado III como de condiciones iniciales, con lo que se llegan a determinarlos valores para el resto de estados. Para este proyecto, la tensin mecnica de partidaen el estado III (EDS), se establece para los conductores en el 20% de la tensin derotura, valor que corresponde a 1.730 Kg.

Estado IV.- Define la flecha mxima y tensin mnima de los conductores y cables deguardia, corresponde a la mxima temperatura. Las condiciones de clculo para esteestado son:

Zona II

Temperatura:45 C



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Viento: 0 Km / h

4.2. CALCULO MECANICO DE LOS CONDUCTORES Y CABLE DE GUARDIA

Los conductores y cable de guardia a utilizar en la construccin de la lnea detransmisin palanda Loja, cambian el valor de la tensin horizontal de acuerdo a lascondiciones de temperatura y viento, comportamiento que es evaluado por medio de laecuacin de cambio de estado, que confronta dos fenmenos fsicos de dilatacintrmica y comportamiento elstico que se dan el los conductores.

Para el clculo de las tensiones mecnicas y flechas a los que estn sometidos losconductores e hilos de guardia, se utiliza la ecuacin de cambio de estado, la cual vene

expresada por la siguiente frmula:

De donde K1 y K1 vienen dados pos las siguientes expresiones:

Donde:

T2 = Tensin mecnica final del conductor (Kg)T1 = Tensin mecnica inicial del conductor (Kg)E = Mdulo de elasticidad (Kg/mm2)S = rea de la seccin transversal del conductor (mm2) = Coeficiente de dilatacin lineal (1/C)

t1 = Temperatura inicial del conductor (C)t2 = Temperatura final del conductor (C)V = Vano (m)P1 = Peso del conductor (Kg/m)P2 = Peso del conductor ms la carga de viento o hielo (Kg/m)

El mtodo para el clculo de la ecuacin de cambio de estado utilizado es el de NewtonRhapson, en donde:


022

21

3

2 =+ KTKT

2

1

2

1

2

112124

)(T

AEPVTttESK +=

24

22

2

2

AEPVK =

)(

)(1

i

iii

Xf

XfXX =

+


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Es decir que:

La solucin de la ecuacin es siempre que

Tomando como condiciones iniciales a las correspondientes al estado III (EDS), secalculan los valores de tensiones finales para los restantes estados para los conductorese hilo de guardia, considerando los vanos reguladores correspondientes a los distintostramos del proyecto. Los valores se indican en las tablas del anexo 3.

Las flechas de los conductores e hilo de guardia se determinan mediante la siguientefrmula:

De donde:

f = flecha del conductor (m)V = Longitud del vano en metros (x/2)a = Parmetro de la lnea en metros

T = Tensin a la que est sometido el conductor (Kg)P = Peso del conductor (Kg/m)

Los resultados del clculo de flechas para los diferentes estados se indican en las tablasdel anexo 3.

4.3. CONDICIONES A LAS QUE ESTAN EXPUESTAS LAS ESTRUCTURAS.

Las estructuras (torres) estn expuestas a cargas transversales, verticales ylongitudinales, las que se detallan a continuacin:

4.3.1. Cargas transversales:

a.- Presin del viento: La presin del viento sobre los conductores, hilo de guardia y laestructura viene dado los la siguiente frmula:


XXKX

KXKXXXii

iiii =

+

+=

+

1

2

22

13

123

1+iX310


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Donde: k = 2 para estructuras y aisladores, k = 1 para conductores e hilo de guardia.

c = coeficiente de presin dinmica = 1.1v = velocidad del viento en m/seg.

La carga que debe soportar la estructura est dada por la siguiente frmula:

Tv = Carga sobre la estructura debida al viento (Kg)pv = Presin del viento sobre el conductor (Kg/m2)Lv = Longitud del vano viento (m), que es igual a la semisuma de los vanos adyacentes. = dimetro del conductor (m).

b.- Carga angular: Si una estructura se encuentra en un ngulo de lnea, tendr unacarga debido a la tensin mecnica del conductor que es igual a:

Donde: 0T = Tensin de tendido del conductor. = ngulo de la lnea.

4.3.2. Cargas verticales:

Las torres estarn soportando el peso del los conductores e hilo de guardia, de losaisladores y herrajes, siendo igual a:

21 VVLPV po ++=

P0 = Peso del conductor por unidad de longitud (m)Lp = Longitud del conductor comprendido entre los puntos ms bajos de los vanos

adyacentes a la estructura. Este es el llamado vano peso en metros.V1 = Peso de los aisladores (Kg)

V2 = Peso de los herrajes y amortiguadores (Kg)

4.3.3. Cargas longitudinales:

Estas cargas se deben a los comportamientos elsticos de los conductores y suspropiedades de dilatacin trmica.

Su valor est determinado de acuerdo a la diferencia de longitudes de los vanosadyacentes a la estructura. Esto es, si los vanos adyacentes son iguales, no existircarga longitudinal; pero si son diferentes, a medida que cambie la temperatura del

conductor, la estructura deber soportar un desequilibrio longitudinal. Para obtener los


vLvv pT =

2sen2 0

TT =


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valores de estas cargas mecnicas se requiere resolver la ecuacin de cambio deestado para distintas temperaturas.

4.3.4. Cargas eventuales:

a.- Sobrecarga vertical: Considerando las actividades de montaje y mantenimiento, lasestructuras se han diseado para que una cruceta cualquiera de ellas (brazos) puedasoportar adicionalmente a las cargas verticales, el peso del conductor correspondiente asu peso.

b.- Rotura del conductor: Las estructuras de retencin estn diseadas para que lascrucetas soporten en el caso de una eventual rotura del conductor, es decir que deber

soportar una carga longitudinal correspondiente a la tensin mecnica mxima delconductor.

4.3.5. Factores de seguridad

Para el diseo mecnico de las torres a instalar en la lnea, a las cargas descritas enanteriormente se aplican los siguientes factores de seguridad:

Para cargas debidas al viento: 1.5Para cargas normales debido al ngulo y al peso: 1.4

Para cargas eventuales: 1.2

5. ESTRUCTURAS DE SOPORTE.

5.1. CONSIDERACIONES GENERALES.

Las estructuras, debern ser capaces de sostener a los conductores, crucetas,

aisladores, etc. y adems resistir la accin de las fuerzas longitudinales, transversales yverticales ejercidas por los conductores, cables de guardia y la accin del viento, deacuerdo a lo indicad en los numerales anteriores.

Las torres que se utilizarn fueron seleccionadas teniendo presente factores como elvano que deben soportar, el ngulo de la lnea, condiciones del terreno, etc. Lasestructuras (torres) estn diseadas para ofrecer la resistencia mecnica apropiada, laseparacin entre conductores y la distancia libre entre el suelo y el conductor ms bajo.

Para el dimensionamiento de las torres a utilizarse en la lnea, se defini previamente lossiguientes parmetros:



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Estados climatolgicos Niveles de asilamiento

Conductor econmico Ruta de la lnea de transmisin

5.2. SEPARACIN ENTRE CONDUCTORES.

Debido a la oscilacin de los conductores, estos deben guardar restricciones lmites encuanto al vano adyacente y en cuanto a la inclinacin de la cadena debido al viento.

La separacin mnima entre conductores fija el vano mximo que puede tener unadeterminada estructura y, la norma del ex INECEL establece valores mnimos de

separacin entre conductores para los vanos mximos. Este ha sido uno de losprincipales criterios para determinar la geometra de las estructuras.

Distancia entre fases

La distancia mnima admisible entre fases en el centro del vano se calcula de acuerdoa la siguiente expresin:

Donde:

Dff = Distancia horizontal entre fases (m)k = 0,75 para separacin vertical0,65 para separacin horizontal

f = Flecha del conductor en metros calculada a 45 C de temperatura y sin viento,correspondiente al vano mximo hacia cualquier lado de cada tipo deestructura.

Lc = longitud de la cadena de aisladores en metros, en caso de anclaje lc = 0kV = Voltaje entre fases (kV). = densidad relativa del aire.

Angulo de la cadena

Al actuar el viento sobre el conductor este se inclina dependiendo de la relacin:

= ngulo de inclinacin de la cadenak = relacin entre el peso unitario del viento sobre el peso unitario del conductorLv = Longitud del vano vientoLp = Longitud del vano peso.


150

kVLfkD cff ++=

p

v

L

Lktg =


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Distancia del conductor a la estructura

La distancia mnima de los conductores a la estructura, tomando en consideracin elngulo de la cadena, de determina por:

Distancia entre conductores y cables de guardia

La distancia vertical del cable de guardia al conductor ms alto depende del ngulo deapantallamiento y viene dado por la siguiente frmula:

= ngulo de apantallamiento.

5.3. ELECCIN DE LAS ESTRUCTURAS.

Para el presente proyecto se definieron 4 tipos de estructuras, siendo las siguientes:

Suspensin liviana.- A usarse para sitios en alineacin y ngulos hasta de 2,destinadas a mantener el conductor dentro de cada una de las alineaciones a la altura

requerida. Est ser la que ms se utilizar.

Suspensin pesada.- Para sitios en alineacin cuyas solicitaciones no se puedencumplir con las torres de suspensin liviana, pudiendo ser utilizadas en ngulos dehasta 6.

Anclaje liviano.- Para ser usada en sitios donde el ngulo de deflexin de la lnea estentre 7 y 25.

Anclaje pesado.- Se utilizarn este tipo de torres en los casos en que el cambio dedireccin de la lnea es mayor a 25 y para estructuras terminales. El diseo de este

tipo de torres es tal que permita fuertes cargas transversales.

La definicin del tipo de estructuras fue determinada por los siguientes parmetros:

Vano viento Vano peso Vano adyacente ngulo de la lnea ngulo de inclinacin de la cadena.

En base a lo indicado, se precedi a la seleccin de los tipos de estructuras (torres) a

utilizar en la lnea, las que sealan en los planos del anexo 21. En las tablas del anexo


c

ff

hg LtgDD =

1501.0

ff

c

VD +=


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6, se indica las cargas a las que estn sometidas cada uno de los tipos de estructuras.

6. LOCALIZACION DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE.

6.1. DISTANCIAS DE SEGURIDAD

La altura de las estructuras y su ubicacin, ser la necesaria para que los conductorescon su mxima flecha vertical, no puedan ser accesibles sin medios especiales desdeel suelo, viviendas ni otros lugares generalmente accesibles a las personas; es decir,que se debe cumplir con las distancias mnimas de seguridad, siendo las que acontinuacin se detallan.

Para la determinacin de las distancias de seguridad se considera la zona 2, porcuanto el recorrido de la lnea es sobre terrenos que estn a alturas superiores a 1000metros sobre el nivel del mar.

Distancias mnimas del conductor al suelo

La distancia mnima del conductor al suelo viene determinado por:

Para el presente proyecto se ha fijado como distancias mnimas las siguientes:

Terreno normal poco transitado: 6.8 m Terrenos transitados y caminos de segunda importancia: 8.3 m Caminos de primera importancia (carretera Loja Palanda): 9,5 m

Distancias mnimas en cruces con lneas existentes

La lnea de menor tensin ser considerada de baja tensin, es decir que la lnea de

transmisin a 138 kV deber pasar siempre por encima de los alimentadores primariosy de la lnea de subtransmisin a 69 kV que va desde Loja hasta Palanda.

La distancia mnima viene dado por la frmula 1.5 + (Vff/150), en donde Vff es la tensinnominal en KV de la lnea inferior, sin embargo para este proyecto las distanciasverticales mnimas admisibles en cruces con las lneas a 13.8 kV, 22 y 69 kV seestablecieron en los siguientes valores:

Cruce con lneas a 13.8 kV: 2.5 m Cruce con lneas a 22 kV: 2.7 m Cruce con lneas a 69 kV: 3.2 m


1503,5

ff

s

VD +=


18/26


Se considera que la lnea inferior est a la temperatura ambiente y para la lnea a 138kV (superior), la flecha mxima final corresponde a la condicin de transmisin de la

potencia de emergencia de la lnea.

Distancias mnimas horizontales

Para la ubicacin de estructuras, las distancias mnimas horizontales consideradasdesde las estructuras (torres) a ser ubicadas para la lnea de transmisin a 138 kV, conrespecto a caminos y otros son las que a continuacin se sealan:

Canales de regado: 6 metrosCaminos de segunda importancia: 15 metros

Caminos importantes: 30 metrosLneas de 13.8 kV: 10 m. de las estructuras o conductoresLneas de comunicacin: 10 m. de las estructuras o conductoresLneas a 69 kV: 30 m. de est. y 20 m. de conductoresRos sin peligro de sofocacin: 50 metros.

La distancia horizontal ser medida desde el centro de la estructura al punto msprximo de obstculo sealado.

Aproximacin con rboles

La distancia entre partes bajo tensin y rboles situados debajo y lateralmente a lalnea, en los cuales existe la posibilidad de escalamiento por trabajos de explotacin(por ejemplo frutales), deben alcanzar por lo menos a 3.7 metros con conductoresinclinados con viento.

La distancia entre las partes bajo tensin de la lnea y rboles situados por debajo ylateralmente a la lnea, en los cuales no exista la posibilidad de acceso por trabajos deexplotacin, debe alcanzar por lo menos los siguientes valores: 2.7 metros pararboles debajo y conductores no inclinados, 1.2 metros para rboles al costado yconductores inclinados.

6.2. CRITERIOS PARA LA LOCALIZACION DE ESTRUCTURAS

Los criterios que se tomaron en consideracin para la ubicacin de estructuras son lossiguientes:

Que el nmero total de estructuras sea el menor posible, procurndose al mismotiempo, reducir a un mnimo el nmero de estructuras de alturas diferentes, deaquellas escogidas como bsicas.

Evitar, siempre que sea posible, el uso de estructuras especiales, tratando de



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resolver el problema, con el uso de estructuras normales.

Procurar uniformizar la distribucin de estructuras, de forma que se obtenganvanos del mismo orden. Se trat de evitar vanos adyacentes muy desiguales,hacindose un estudio para cada caso en particular.

Se busc ubicar estructuras en las cumbres de las lomas, en terrenos onduladosy montaosos.

Se evit la ubicacin de las estructuras cerca de ros, quebradas, carreteras,caminos de acceso, viviendas y puntos inestables.

6.3. LOCALIZACIN DE ESTRUCTURAS EN EL PLANO.

Para la localizacin de las estructuras en el perfil, se dibujan las plantillas en base a laecuacin de la catenaria anteriormente indicada, luego se pasa sobre el perfil con elobjeto de realizar la distribucin de las mismas, utilizando las escalas 1:2500 horizontal y1:500 vertical.

Las plantillas elaboran para cada vano regulador, considerando la mxima flecha quepuede tomar el conductor (curva mxima), que corresponde al estado IV, con lo cual sedefinir la altura mnima que quedar entre el conductor y el suelo.

Una vez ubicados todos los puntos de apoyo, con el objeto de determinar que no setengan tiros hacia arriba en las estructuras ubicadas en las partes bajas del perfil, seelabora la curva de mnima flecha o curva fra, correspondiente a las condiciones delestado I, la cual se coloca entre cada tres apoyos (dos vanos) y se verifica que estacurva no est sobre el apoyo intermedio.

En el anexo 4 se indica las estructuras utilizadas y altura al punto de amarre. El detalle yla cantidad de amortiguadores a instalar se indican en el anexo 5. En los planos delanexo 20 se muestra la distribucin de las estructuras en el perfil.

6.4. VANOS MEDIO, GRAVANTE Y REGULADOR.Vano Medio.

Es la media aritmtica de los vanos adyacentes, y se calcula por:

Donde: Vm = Vano medio (m)Va = Vano anterior (m)

Vb = Vano posterior (m)


2

ba

m

VVV

+=


20/26


Vano Regulador.

En un tramo, las cadenas de suspensin no pueden absorber las diferencias de tensado,por las diferentes longitudes, desniveles y cambios de temperatura de sus diferentesvanos. Por esto, se admite las tensiones de los conductores iguales en todos los vanos,al de un vano terico que se conoce como "Vano Regulador".

La tabla de regulacin se calcula de tal manera que la tensin de los cables seauniforme a lo largo del tramo.

Este vano regulador viene dado por la expresin:

En las tablas del anexo 7 se indican los vanos reguladores calculados para cada tramo,as como las tensiones para estos.

Vano Gravante o Vano Peso.

Es la longitud del vano considerada para determinar la accin del peso que los cablestransmiten al apoyo, y representa la distancia vertical que hay entre los vrtices de lascatenarias de los vanos contiguos al apoyo.

Existen frmulas para el clculo aproximado del vano peso, pero en el presente proyectode determin directamente del dibujo de la catenaria, con lo que se logra mayorprecisin.

El vano gravante para estructuras de suspensin se calcula mediante:

Siendo: Vg = Vano gravanteVm = Vano medioP = Parmetro en fro del tramoHa= Diferencia de altura entre los puntos de amarre del conductor de la

estructura y su contigua anteriorHb = Diferencia de altura entre los puntos de amarre del conductor de la

estructura y su contigua posterior

Para estructuras de retencin y terminales, se deben considerar los vanos gravantes


=

n

n

n

r

V

V

V

1

1

3

++= bb

a

a

mg V

H

V

H

PVV


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hacia adelante y atrs:

Donde: Vga = Vano atrsVgb = Vano adelanteVg = Vano gravante total

6.4. CALCULO DE TENSIONES MECANICAS Y FLECHAS PARA TENDIDO.

En base a los vanos reguladores y gravantes, se procedi a calcular las tensionesmecnicas y flechas para el tendido de conductores. Se clculo se realiz paradiferentes temperaturas y los resultados se indican el los cuadros de los anexos 8 y 9.

7. CALCULO DE PUESTA A TIERRA Y PARAMETROS ELECTROMAGNETICOS.

7.1 RESISTIVIDAD DEL SUELO.-

Las propiedades elctricas del suelo son en s mismas de inters e importancia, tal es el

caso de la resistividad, factor determinante en la resistencia de cualquier electrodo atierra. Es tambin de inters el estudio de la resistividad en si mismo y en la forma en queesta vara, con el propsito de obtener la informacin necesaria de la naturaleza delsubsuelo.

Los principales factores que determinan la resistividad del suelo son:

Tipo de suelo. Composicin qumica de las sales disueltas. Contenido de humedad. Efecto de la temperatura.

Tamao y distribucin del grano del material. Compactacin y Presin.

Para el diseo de la puesta a tierra, se efectuaron mediciones de la resistividad a lo largodel eje de la lnea, obtenindose de esta forma una grfica de la resistividad del terrenoen funcin de la distancia. Los valores de las mediciones realizadas se indican en elanexo 10 y la curva del perfil de resistividad en el anexo 11.

7.2 RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.-

La estructura fsica de los electrodos de una toma a tierra puede presentar diferentes


+=

a

aa

aga

V

HPVV2

+=

b

bb

bgb

V

HP

VV

2

gbgag VVV +=


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configuraciones, segn sea el caso. Puede constar de una placa enterrada o una varillahincada en el terreno, o de un conjunto de varillas enterradas e hincadas en el terreno.

Los conductores de conexin a tierra sern de cobre desnudo, de calibre # 2 AWG, 7hilos.

De acuerdo a las normas del ex INECEL y que son aplicadas por Translectric, se debelimitar la resistencia de puesta a tierra a 20 como mximo. Para lograr tal objetivo, ydebido a los diferentes valores de la resistividad del terreno, se utilizar las diferentesdisposiciones de toma a tierra, para conseguir dicha resistencia exigida por la norma.

7.3 DISPOSICION Y CALCULO DE LA PUESTA A TIERRA.-

Los tipos ms utilizados de puesta a tierra son:

Varillas verticales. Contrapeso o antena. Anillo.

Se seleccionar uno de estos tipos de puesta a tierra, de acuerdo al valor obtenido deresistividad durante las mediciones realizadas.

7.3.1. Varillas verticales:

El valor de la resistencia de puesta a tierra est dada por:

Siendo:

R = Resistencia de puesta a tierra en ohmios ()= Resistividad en ohmios.m ( .m)L = Longitud de la varilla en m.A = Radio equivalente de la varilla en m.

En las siguientes figuras se presentan las diferentes combinaciones que se pueden dar:

Una sola varilla:

A = a

Dos varillas:


AL

LR 2ln

2=

s

asA =


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Tres varillas:

Cuatro varillas:

a = radio de cada varilla (m).A = radio equivalente de las varillas en m.s = separacin entre varillas en m.

7.3.2 Contrapeso o antena:

Para d L, donde:

L = Longitud del conductor en m.a = Radio del conductor en m.d = Profundidad de enterramiento en m.

7.3.3 Configuracin en Anillo.- Vlida para una para una profundidad mayor a 0.5metros

Siendo:

D = Dimetro del anillo (m)r = Radio del conductor del anillo (m)

El cuadro del anexo 10 se presentan los valores de resistividad medidos y los paradiferentes opciones de sistemas de puesta a tierra, de acuerdo al siguiente detalle:


ss

s

s

s

s

3 2asA =

4 2

2asA =

= 1

4

2ln

ad

L

LR

r

D

DR

4ln

6.6

=


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Para 1, 2 3 y 4 varillas copperweld de 3.6 metros de longitud y 19 mm de dimetro,separadas 15 metros entre si.

Contrapeso con cable acero enchapado en cobre (cable copperweld) 3#8 AWG yuna longitud de 50 metros, enterrado 80 centmetros.

Anillos con cable acero enchapado en cobre (cable copperweld) 3#8 AWG y undimetro de 30 metros.

Como se puede observar, la resistividad no es uniforme a lo largo de la ruta de la lnea,teniendo valores elevados en los sitios rocosos y bajos en terrenos hmedos con cultivos.Para que la resistencia cumpla con la norma, se puede emplear las diferentes opcionesde puesta a tierra indicadas; sin embargo, hay sectores en los que ser necesario realizar

tratamientos al terreno o realizar mallas de puesta a tierra, aspecto que ser definidodurante la etapa de construccin.

7.4. CALCULO DE PARAMETROS ELECTROMAGNETICOS.-

Con los datos del conductor y cable de guardia, y conociendo la configuracin de losmismos sobre las estructuras, se procedi a calcular las impedancias de secuenciapositiva y cero, conforme se seala en el anexo 12.

8. PRESUPUESTO CRONOGRAMA DE EJECUCION.

Costo del proyecto.- El costo total del proyecto vendr dado por:

Suministro de estructuras metlicas Conductores y cable de guardia Accesorios Costos de construccin.

En los anexos del 13 al 17 se indica el detalle del presupuesto, siendo el resumen el quese indica a continuacin:

ITEM DESCRIPCION VALOR

1 ESTRUCTURAS 1.630.085,00

2 CONDUCTORES 1.936.162,50

3 ACCESORIOS 333.635,60

4 CONSTRUCCIN 1.536.770,83

5 PRUEBAS DE ESTRUCTURAS 74.000,00



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6 REUBICACION DE LINEAS DEEERSSA 29.528,15

7 DESCONEXION LINEAS EERSSA 9.457,59SUBTOTAL 5.549.639,66

12% IVA 665.956,76

COSTO TOTAL 6.215.596,42

Cronograma.- Se establece como tiempo de construccin 18 aos, de acuerdo alcronograma que se indica en el anexo 18.

8. ANEXOS.-

Anexo 1: Coordenadas de los vrticesAnexo 2: Listado de propietarios de terrenos por donde atraviesa la lneaAnexo 3: Clculo mecnico para diferentes estados

Anexo 4: Tabla de ubicacin de estructurasAnexo 5: Tabla de instalacin de amortiguadoresAnexo 6: Clculo de cargas mecnicas sobre estructuras.Anexo 7: Clculo de vanos reguladoresAnexo 8: Clculo de tensiones mecnicas para diferentes temperaturasAnexo 9: Clculo de flechas para diferentes temperaturasAnexo 10: Resistividad del terreno y clculo de la resistencia de puesta a tierra.Anexo 11: Perfil de resistividad del terreno.Anexo 12: Clculo de los parmetros ElectromagnticosAnexo 13: Presupuesto para el suministro de estructuras metlicas.Anexo 14: Presupuesto para conductores.

Anexo 15: Presupuesto para accesorios.Anexo 16: Presupuesto de construccin.Anexo 17: Resumen del presupuesto.Anexo 18: Cronograma de construccin.Anexo 19: Plano de ubicacin de la lnea.Anexo 20: Planos ubicacin de estructuras en el perfil.Anexo 21: Planos de las estructuras a utilizar.

Elaborado por:



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Ing. Jorge Santilln Ing. Guillermo Ulloa A

Abril de 2008

HIDROELECTRICA DEL SURHIDROSUR S A

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