martes, 13 de marzo de 2018

Líneas aéreas de AT: Apoyos (Parte 2ª)


Representación esquemática de un apoyo metálico de celosía para línea de 220 kV, con las dimensiones de los perfiles que constituyen la estructura


Los apoyos son las estructuras destinadas mediante aisladores adecuados a fijar o sustentar los conductores y demás componentes de una línea aérea separándolos del terreno; están sometidos a fuerzas de compresión y flexión debido al peso de los materiales que soportan, a la acción del viento y el hielo sobre los mismos; así como a los desniveles del terreno.


Constitución de un apoyo de celosía y su empotramiento en el terreno

Se tendrá en cuenta en su diseño constructivo, la accesibilidad a todas sus partes por el personal especializado, de modo que pueda ser realizada fácilmente la inspección y conservación de la estructura

Clasificación según su función y naturaleza

Atendiendo a su posición relativa respecto al trazado de la línea,  los apoyos se clasifican en:

a) Apoyo de alineación: Apoyo de suspensión, amarre o anclaje usado en un tramo rectilíneo de la línea. Se denominan también apoyos de sustentación y se proyectan para estar sometidos solo a la acción de los esfuerzos verticales (peso de los conductores y del hielo) y los esfuerzos transversales debido al viento.

b) Apoyo de ángulo: Apoyo de suspensión, amarre o anclaje colocado en un ángulo del trazado de una línea. Se proyectan para soportar los esfuerzos verticales, los esfuerzos transversales debidos al viento y los esfuerzos transversales debido a la tracción de los conductores.

Atendiendo al tipo de cadena de aislamiento y a su función en la línea, los apoyos se clasifican  en:

a) Apoyo de anclaje: Apoyo con cadenas de aislamiento de amarre destinado a proporcionar un punto firme en la línea. Limitará, en ese punto, la propagación de esfuerzos longitudinales de carácter excepcional, por ejemplo, rotura de un conductor. Igualmente, estos apoyos deberán soportar los mismos esfuerzos indicados para los apoyos de alineación.

Se disponen en alineaciones rectas, cada 2 ó 3 km, en sustitución de los apoyos de alineación.

b) Apoyo de principio o fin de línea: Son los apoyos primero y último de la línea,  con cadenas de aislamiento de amarre, destinados a soportar, en sentido longitudinal, las solicitaciones del haz completo de conductores en un solo sentido. Muy utilizados en el paso de líneas aéreas a subterráneas para la alimentación de estaciones transformadoras o viceversa.

Igualmente estos apoyos soportan los esfuerzos transversales debidos a la acción del viento y los esfuerzos verticales debidos al peso propio de los conductores y, eventualmente a los manguitos de hielo.


Apoyos de fin de línea (izquierda) y de ángulo (derecha)

c) Apoyos especiales: Son aquellos que tienen una función diferente a las definidas en la clasificación anterior, por ejemplo, los apoyos de cruce o los de bifurcación y derivación de las líneas en diversas direcciones.

Atendiendo a su naturaleza, los apoyos se clasifican  en:

a) Postes de Madera:

Por la economía de su fabricación y montaje, es el tipo de apoyo más generalizado para conducciones eléctricas; si bien la tensión máxima de utilización es de 15 kV; este tipo de poste han sido desplazados por los de hormigón.

Los postes de madera se definen por las características siguientes:

•             Especie forestal (normalmente castaño, acacia, pino  y abeto)
•             Pie de poste (parte ancha destinada a ser enterrada en el suelo.
•             Longitud total (entre 9 y 16 m)
•        Diámetro en el despunte, relacionado con la longitud del poste, entre 11 y 15 cm. El despunte o cogolla es la parte superior del poste y suele ser achaflanada para que el agua se deslice en lugar de penetrar en el poste.
•             Índice de aguzamiento o conicidad, es la relación de la diferencia entre los diámetros de los extremos y la longitud del poste.

Los postes de madera suelen estar protegidos con alquitrán o pez, con el fin de evitar su putrefacción debido al aire, sol y lluvia.


Diferentes configuraciones de apoyos de madera
  
b) Postes de hormigón:

El hormigón es una composición formada por cemento, grava o piedra machacada, agua y arena que, convenientemente mezclada, fragua hasta adquirir una consistencia pétrea.

La característica más importante del hormigón es su gran resistencia a la compresión.

Normalmente se fabrican los siguientes postes:

·       Postes de hormigón armado: este tipo de poste es el que más se utiliza en redes de baja tensión. La ventaja principal de este tipo de postes es su duración ilimitada además de no necesitar mantenimiento. El mayor inconveniente es el precio con respecto a los postes de madera y que al ser más pesados se incrementan los gastos en el transporte
·      Postes de hormigón armado vibrado: con la finalidad de mejorar las cualidades del hormigón armado se fabrican este tipo de postes. Suelen tener una altura entre los 7 y 18 m y su sección es rectangular o en forma de doble T. La principal ventaja (que hace que sean los más utilizados) de este tipo de postes es que se puede fabricar en el lugar de su implantación y así ahorrarse los gastos en transportes.
·      Postes de hormigón armado centrifugado: este tipo de postes se emplea desde electrificaciones en ferrocarriles, en líneas rurales en baja tensión y alta tensión incluido líneas de 220 KV, mástiles para alumbrado exterior (en el reglamento antiguo llamado alumbrado público), además en combinación con varios postes se pueden realizar configuraciones de apoyos en ángulo, derivación, anclaje, etc. No son empleados en lugares de difícil acceso precisamente porque su fabricación no puede realizarse en talleres provisionales.
·       Postes de hormigón armado pretensado: este tipo de postes cada vez es más utilizado ya que su precio resulta mucho más económico que los del hormigón corriente.

Designación de los apoyos de hormigón:

1) Siglas CV: indicativa del apoyo de hormigón armado vibrado
     Siglas HVH: hormigón armado configurado u hormigón armado hueco
     Siglas HP: hormigón armado pretensado
2) Cifra que expresa en daN el esfuerzo nominal del apoyo
3) Cifra que expresa en metros la altura total del apoyo
4) Letra que expresa la opción para la instalación del apoyo en el terreno.

E en el caso de apoyo empotrado
Ejemplo: HV – 1.000 -11 - E

Ventajas:

Gran gama de medidas y resistencias
Permite grandes vanos
Tienen vida ilimitada

Inconvenientes:

Mucho más caros que los de madera
Mayor fragilidad que los de madera



Diferentes configuraciones de apoyos de hormigón


c) Postes metálicos:

Se construyen generalmente de acero, en perfiles en L, U, T, Y, unidos mediante pernos, tornillos y remaches; no se emplea la soldadura porque suelen montarse en el lugar de izado, donde generalmente no se dispone de energía para soldar.

 Los potes metálicos tienen una serie de ventajas sobre los demás tipos de postes, entre las que destacan: superior resistencia mecánica; armado cómodo en el lugar de izado, fácil mantenimiento, mejor estética, que los hace decisivos en ciertos lugares. Otra ventaja de este tipo de apoyos es que en las líneas de 1ª y 2ª categoría. Con vanos comprendidos entre 250 y 500 metros, los esfuerzos que soportan los conductores son muy elevados y, en consecuencia, lo serán sobre el apoyo, impidiendo el empleo de madera u hormigón, relegados al abanico comprendido entre los 250 y 1700 daN, aproximadamente.

Se clasifican en:

·     Postes metálicos de presilla: Básicamente están constituidos por dos tramos ensamblados por tornillos. Cada tramo está formado por 4 montantes angulares de alas iguales unidos entre sí por presillas soldadas de ahí su nombre. La cabeza o tramo superior tiene una longitud de 6m y la parte inferior se puede configurar con diferentes tramos para obtener alturas de 10, 12, 14, 18 y 20 m.
Estos apoyos son concebidos para líneas eléctricas de distribución de hasta 30 Kv y también para baja tensión.

·      Postes metálicos de celosía: este tipo de poste se emplea prácticamente en las altas tensiones, desde medias tensiones hasta muy altas tensiones, es decir, en líneas de 3ª, 2ª y 1ª categoría. Su forma y dimensiones dependerán de los esfuerzos a los que esté sometido, de la distancia entre postes y la tensión de la línea.
Dentro de esta clasificación se encuentran los postes de celosía de perfiles laminados, postes de celosía tubular y los postes de celosía mixtos.

Estos apoyos metálicos han de protegerse contra la acción de los agentes atmosféricos y corrosivos por medio de pintado, galvanizado, metalizado, etc.

Designación de los apoyos de celosía

1) Sigla C: indicativa de apoyo metálico de celosía
    Sigla P: indicativa de apoyo metálico de presilla
2) Cifra que expresa en daN el esfuerzo nominal del apoyo
3) Cifra que expresa en metros la altura total del apoyo
4) Letra que expresa la opción para la instalación del apoyo en el terreno.

E en el caso de apoyo empotrado
P en caso de apoyo con placa base metálica
Ejemplo: C – 2.000 -12 – E

Aplicación del tipo de poste en función de las tensiones de la red:

Aplicación del tipo de poste en función de las tensiones de la red
Tensión en kV
Poste
Longitud del vano en m.
> 0,40
Madera, hormigón
40 - 80
> 10 - 30
Celosía de acero y hormigón
100 - 220
> 45 - 132
Celosía de acero y hormigón
200 - 300
> 220 - 400
Celosía de acero
300 - 500

Configuración de los apoyos metálicos

En la configuración de los apoyos resultan decisivas las separaciones mínimas entre conductores y entre estos y el apoyo, así como las condiciones del terreno, existencia de espacios arbolados, carreteras, ferrocarriles, proximidad de aeropuertos, etc.

El montaje de conductores puede montarse en uno, dos o tres planos superpuestos, de forma general la disposiciones de la siguiente figura son debidas a que, montados los conductores en un mismo plano, horizontal, se precisa menos altura de apoyo y desaparece el peligro de contacto o aproximación de conductores, siendo más sencillo su montaje.


Leyenda de la figura:


a) Torre de amarre y ángulo para líneas de transporte de 132 kV, con 2 conductores por fase en 3 planos y 2 cables de guarda.
b) Torre de ángulo para línea de transporte de 132 kV, con 2 conductores por fase en 3 planos y a 25 kV, con 2 conductores por fase en 1 plano. Un cable de guarda.
c) Torre de pórtico, de amarre para líneas de transporte de 132 kV, con un conductor por fase en un plano y 2 cables de guarda.
d) Torre de alineación para líneas de transporte de 380 kV, con un conductor doble por fase en 2 planos y 2 cables de guarda.
e) Torre de celosía mixta (de perfiles laminados y tubular) para líneas de transporte de 380 kV, con 2 conductores por fase en un plano y 2 cables de guarda.

El inconveniente mayor es que las crucetas han de ser más anchas y se producen grandes esfuerzos de torsión sobre el poste en caso de rotura de uno de los conductores.
Diferentes configuraciones de apoyos metálicos


Cimentaciones.

Las cimentaciones son las uniones existentes entre los apoyos y el terreno.

Los postes metálicos, así como los de hormigón armado, se fijan al terreno por medio de macizos de hormigón en masa o de hormigón armado, fabricados en el propio terreno, y de convenientes dimensiones para conservar la estabilidad a pesar de los esfuerzos a que se encuentran sometidos los apoyos.


Cimentación de macizo de hormigón en curso de construcción

En postes tubulares y celosía de dos montantes, se emplean cimentaciones de un solo macizo de hormigón en masa; el poste se coloca dentro de agujero excavado en el terreno, que posteriormente se rellena con hormigón. Las cimentaciones de un solo macizo pueden ser prismáticas o escalonadas; en ambos casos el macizo de hormigón sobresale del nivel del terreno unos 12 cm. y termina en forma de pirámide, enluciéndose la parte vista con mortero de cemento, para facilitar que las aguas de lluvia escurran hacia el terreno.
a) Cimentación prismática de un solo macizo, para postes metálicos de dos o cuatro montantes.
b) Cimentación escalonada de un solo macizo, para postes metálicos de dos o cuatro montantes.

En postes de celosía de cuatro montantes que abarcan poca superficie de terreno, pueden emplearse cimentaciones de un solo macizo como las indicadas anteriormente, pero suelen utilizarse preferentemente las cimentaciones formando un murete de hormigón en masa o armado, que rodea toda la base del poste. 


Cimentaciones de murete para postes metálicos de cuatro montantes

Los postes pueden montarse directamente sobre la cimentación o bien se introduce en el macizo un trozo de poste cuyos extremos rebasan el nivel del macizo y sobre estos se montan después los montantes del poste, uniéndolos por medio de cubrejuntas remachadas o atornilladas. En este caso, el montaje del poste no puede realizarse hasta que no se ha endurecido el macizo de hormigón.

En postes de celosía que abarcan mucha superficie de terreno, se emplean cimentaciones de varios macizos, llamadas también cimentaciones fraccionadas. Cada montante del poste lleva un macizo escalonado de hormigón armado, en el que se introduce un tramo de poste, después se une al montante del poste por medio de cubrejuntas remachadas o atornilladas o, en ciertos casos, con pernos de anclaje sobre los que se monta el poste posteriormente.

En terrenos blandos hay que profundizar mucho para conseguir una buena cimentación a base de macizos de hormigón, en muchas ocasiones se prefiere una amplia cimentación con poca profundidad, constituida por perfiles laminados y traviesas de madera, convenientemente tratados.

En terrenos de roca firme, pueden sustituirse, total o parcialmente, los macizos de hormigón por pernos de anclaje introducidos en taladros practicados en la roca y de diámetro algo superior al de los pernos, que se rellenan después, los pernos se abren en sus extremos inferiores.


FUENTES:

Reglamento sobre Líneas eléctricas de alta tensión: ITC LAT 07
Endesa Distribución Eléctrica, Formación y Normas
Zoppetti: Redes eléctricas (Editorial Gustavo Gili)
Tecnología Eléctrica: Instalaciones y Líneas eléctricas (Editorial Edebé)


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