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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA.

METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE LA RED DE TIERRAS DE

TORRES DE TRANSMISIÓN DE 400kV.

TESIS. QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIÉRO ELECTRICISTA

PRESENTAN.

C. JOSE FRANCISCO MARTINEZ FRIAS. C. MARIO ALBERTO SÁNCHEZ CHOREÑO. C. NAHUM JUNIOR HERNÁNDEZ MONTALVO.

ASESORES:

ING. JESUS ALBERTO FLORES CRUZ. ING. EFREN VITELA ARTEAGA.

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL " ADOLFO LOPEZ MA TEOS"

TEMA DE TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE POR LA OPCION DE TITULACION DEBERA(N) DESARROLLAR

INGENIERO ELECTRICIST A

TESIS COLECTIV A Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

C. NAHUM JUNIOR HERNANDEZ MONTALVO. C. JOSE FRANCISCO MARTINEZ FRIAS. C. MARIO ALBERTO SANCHEZ CHORENO

"METODOLOGIA PARA EL DISENO DE LA RED DE TIERRAS DE TORRES DE TRANSMISION DE 400 kV"

CONOCER Y APLICAR LOS CRITERIOS NECESARIOS PARA EL DISENO DE LA RED DE TIERRAS PARA ESTRUCTURAS DE LINEAS DE TRANSMISION DE ACUERDO A LA NORMATIVIDAD VIGENTE.

:Y GENERALIDADES.

).;- TIPOS DE ESTRUCTURAS.

? MEDICION DE RESISTIVIDAD DE SUELO.

? DISENO DE LA RED DE TIERRAS CONVENCIONAL.

MEXICO D. F., 27 DE SEPTIEMBRE 201 1.

ASESORES

lNG. JESUS

.~ z;B_¢:;2 ~ " - ' ?

lNG. EFREN VITELA ARTEAGA.

METOLOGIA PARA EL DISEÑO DE LA RED DE TIERRAS DE TORRES DE TRANSMISIÓN DE 400 kV.

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Índice.

Página. Objetivo. 4. Justificación. 5. Introducción. 6.

Capitulo 1. Generalidades Sistema de Tierras. 7. Tipos de Suelo y su Resistividad. 8. Resistividad del Suelo. 8. Sales Solubles y su Concentración. 9. Estado Higrométrico del Terreno. 9. Temperatura. 9. Granulometría. 9. Compacidad. 10. Estratigrafía. 10. Tipos de Suelo y Rocas. 11. Contenido de Humedad y Sales. 12. El Tamaño del Grano y su Distribución. 12. Cimentaciones. 12. Aisladores. 13. Herrajes. 19. Descargas Atmosféricas. 22. La Influencia del Impacto del Rayo en el Hilo de Guarda. 23. Conductores. 23. Cable de Guarda. 24. Pararrayos. 25. Arreglo de Mallas de la Red de Tierras. 26. Protección contra la Corrosión por Efecto Galvánico. 27. Ánodos Galvánicos (Sacrificio). 27. Protección Catódica. 28. Principales Elementos Constitutivos de una Línea de Transmisión. 28. Diseño Preliminar del Sistema de Puesta a Tierra. 28. Electrodos de Puesta a Tierra; Dimensiones. 28. Tensiones. 29. Derecho de Vía. 30. Eje del Trazo Topográfico. 30. Claro. 30. Claro Medio Horizontal o Claro de Viento de una Estructura. 30. Línea Aérea. 30. Zona Urbana. 31. Zona Rural. 31. Tipos de Derecho de Vía. 31. Derecho de Vía en Terrenos: Plano y Montañoso. 32. Señalización de las Líneas de Transmisión Aéreas, Tráfico Aéreo y Navegación. 33. Señalización de Estructuras y Cables de Líneas de Transmisión en las proximidades de aeropuertos, ríos lagos y mares. 34. Cables. 35.


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CAPITULO II. TIPOS DE ESTRUCTURAS. Transporte de la Energía Eléctrica por Medio de Corriente Alterna. 36. Torres para líneas de transporte. 37. Tipos de estructuras. (Torres), utilizadas en México. 38. Torres Autosoportadas de celosía. 38. Torres de Remate. 39. Torres de Transposición. 39. Torres Autosoportadas del tipo tubular. 39. Torres con accesorios de retenidas. 39.

CAPÍTULO III. MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO. Medición de la resistividad del suelo y resistencia eléctrica en líneas aéreas en construcción. 40. Medición de la resistividad del suelo en líneas aéreas para el diseño de la red de tierras. 40. Medición de la resistividad del suelo y resistencia eléctrica en líneas aéreas en operación. 41. Método de Schlumberger. 42. Medición de la resistencia eléctrica de la red de tierras. 43. Medición de la resistencia con resistividad del suelo de 100 Ω-m. 44. Medición de la resistencia con resistividad del suelo mayor a 100 Ω-m. 44. Apéndice A. 44. Apéndice B. 48. Apéndice C. 50. Apéndice D. 51. Apéndice E. 52.

CAPITULO IV. Procedimiento para el diseño de la red de tierras convencional. Diseño de redes de tierra convencional. 54. Resistencia de los elementos básicos. Electrodo vertical. 54. Contra-Antena (Electrodo Horizontal). 55. Patas de la torre o estructuras. 55. Cimentación de acero. 55. Cimentación en concreto. 56. Cálculo de los electrodos adicionales a las patas de las torres. 57. Longitud efectiva de contra-antena ante descargas atmosféricas. 62. Mantenimiento de las redes de tierra convencionales; actividades. 63. Método de corrección. 63. Material a utilizar. 64. Glosario. 93. Conclusión. 97. Bibliografía. 98.

Anexos. Anexo 1 Torres y sus Características. (Continuación del Capítulo II). 65. Anexo 2 Formatos para Medición. 88. Anexo 3 Figuras y Tablas. 91.


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OBJETIVO.

Aplicar un procedimiento para el diseño de la red de tierras, conocer los criterios necesarios para implementarlo en estructuras de torres de transmisión de 400 kV, todo dentro de los márgenes de la normatividad vigente, a fin de cumplir un fin principal, el de proteger, salvaguardar la integridad física de las personas además de no interrumpir la calidad y servicio del Sistema Eléctrico Nacional.


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JUSTIFICACIÓN. El mantener y proteger las estructuras de líneas de Transmisión, en óptimas condiciones de operación son la justificación de la presente tesis así como proponer un cálculo de la red de tierra basado en la normatividad vigente ya que no hay uno sólido, solo práctico y en base a subestaciones. Basándonos en cálculos ya hechos, proponemos el procedimiento de una red de tierras para estructuras de líneas de transmisión de 400 kV. Todos los equipos que conforman el Sistema Eléctrico Nacional (SEN), están sujetas a una serie de perturbaciones naturales o extraordinarias, que ponen en riesgo su operación y por ende la continuidad del suministro eléctrico.


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INTRODUCCIÓN.

En esta tesis hablaremos del diseño y proyecto de las instalaciones eléctricas

destinadas a las torres de transmisión, una de las mayores preocupaciones de los

ingenieros de diseño ha sido cómo conectar a tierra los equipos eléctricos de una

manera segura, eficiente y apropiada.

Este problema existe en todos los campos de la Ingeniería Eléctrica, desde las

bajas corrientes a tierra de los equipos electrónicos de estado sólido, hasta las

altas corrientes a tierra de las grandes subestaciones en alta tensión.

A causa de las altas corrientes de falla disponibles hoy en día, es esencial un buen

sistema de tierras en todas las partes del sistema eléctrico, ya sea en

subestaciones, líneas de transmisión o distribución o en equipos de baja tensión.

En las torres de transmisión, uno de los aspectos principales para la protección

contra las sobretensiones, ya sean de origen interno o externo, es el de disponer

de un adecuado sistema de tierras al cual se conecten los neutros de los equipos

eléctricos y todas aquellas partes metálicas que deben estar a potencial de tierra.


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CAPITULO 1 Generalidades.

A continuación se detallan los principales aspectos a considerar, los cuales se deben tomar en cuenta cuando se diseña un sistema de tierras.

Sistema de tierras. Un sistema de tierras es un conjunto de conductores, electrodos, accesorios, etc. Que interconectados eficazmente entre sí tienen por objeto conectar a tierra las cubiertas y otras partes metálicas de los equipos, así como aquellos elementos de los circuitos que lo requieran.

La unión eléctrica con la tierra de una parte de un circuito eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo, se efectúa mediante la instalación de una puesta a tierra, es decir “es el conjunto formado por electrodos y líneas de tierra de una instalación eléctrica.

La red de puesta a tierra estará constituida por uno o varios electrodos enterrados, por las líneas de tierra que conectan dichos electrodos a los electrodos del circuito intencionalmente puesto a tierra.

Para cumplir con las especificaciones mínimas para un sistema de tierra, se deben tomar en cuenta las siguientes características.

La malla debe estar constituida por cables de forma paralela y perpendicularmente, con un espaciamiento adecuado a la resistividad del terreno y preferentemente formando retículas cuadradas.

Los cables que forman la malla deben colocarse preferentemente a lo largo de las hileras de estructuras y equipos.

En cada cruce de conductores de la malla estos deben conectarse rígidamente entre si y en los puntos adecuados conectarse a electrodos de tierra clavados verticalmente. Donde sea posible, construir registros en los mismos puntos y como mínimos en los vértices de la malla. La función principal del sistema de tierras. La importancia principal radica en proteger la vida humana contra los riesgos naturales que representa el uso y suministro de energía eléctrica.

En forma simplificada se pueden mencionar como problemas comunes en los sistemas de tierras los siguientes.

Altas tensiones transitorias. Descargas electrostáticas. Ruido en los sistemas electrónicos.

Sin embargo existen otras funciones también importantes a considerar:

1. Reducir al mínimo los daños al equipo y por consiguiente aumentar la confiabilidad, disponibilidad del servicio.

2. Minimizar las inducciones electromagnéticas radiadas e inducidas.


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3. Aumentar la tolerancia a las descargas electrostáticas causadas por descargas atmosféricas.

Los sistemas de tierras se componen de los elementos que van enterrados directamente, en contacto directo con el suelo, el cual por lo general esta húmedo, estos elementos se ven atacados por la corrosión.

Así es común encontrar redes de tierras que no funcionen en forma adecuada porque algunos de sus elementos se han corroído. Entre los casos más comunes donde se presenta la corrosión están, lugares donde se rectifica la corriente, como centros de cómputo, trolebuses, etc. lugares cercanos a aguas residuales, ya que a esta agua se le agregan substancias químicas que atacan a los metales y al cobre, sin embargo, un metal enterrado tiende a corroerse con el transcurso del tiempo.

Tipos de suelo y su resistividad. En los sistemas de tierra con neutro a tierra el suelo se comporta como un conductor, más aun, en los sistemas denominados SWER (sistema de hilo retorno por tierra), el suelo es “n” conductor, las características del suelo son tan diferentes en este aspecto, que hay suelos que no conducen la electricidad, es decir, son aislante, por otro lado hay suelos que son buenos conductores de la electricidad como suelos húmedos. Para conocer que tan buen conductor de la electricidad es el suelo, es necesario conocer su resistividad o resistencia especifica, las rocas, la arena y suelos secos tienen una alta resistividad es decir, no conduce la electricidad, los suelos con alto contenido de humedad tienen baja resistividad.

Resistividad del suelo. La resistividad también conocida como resistencia especifica, es la propiedad que tiene el suelo para conducir electricidad, la cual está determinada por el tipo de suelo, el contenido de humedad del mismo, su composición química y la temperatura entre otros factores.

La resistividad se mide en ohm-metro, ohm-centímetro, etc. Existen dos formas para determinarla, una es empírica mediante tabulación y conocimiento del terreno y otra efectuando la medición directamente en el terreno.

La resistividad del suelo se puede clasificar de la manera siguiente.

Tipo de Suelo Resistividad [Ω-m]

Tierra orgánica húmeda 10

Tierra húmeda 100

Tierra seca 1000

Roca 5700

Tabla 1.1 Resistividad del suelo. Las zonas superficiales en las que se instalan las redes de tierra tampoco son uniformes y, además, están afectadas fuertemente por los cambios climatológicos, lluvias y heladas. Todo ello hace que la resistividad sea muy variable de un lugar a otro y pueda resumirse en que la modifican, de manera muy notable, los siguientes factores del terreno:

La composición. Las sales solubles y las concentraciones. El estado higrométrico.


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La temperatura. La granulometría. La compacidad. La estratigrafía.

Si bien los componentes más importantes del terreno son, en estado seco, aislante (la sílice, el oxido de aluminio, etc.), su resistividad disminuye rápidamente en presencia de sales solubles y de la humedad.

NOTA. El óxido de silicio (IV) o dióxido de silicio (SiO2) es un compuesto de silicio y oxígeno, llamado comúnmente sílice. Es uno de los componentes de la arena. Una de las formas en que aparece naturalmente es el cuarzo.

Por otro lado, la composición de la tierra, incluso en un lugar determinado, es muy heterogénea, presentándose capas, bolas, depósitos, etc.

Sales solubles y su concentración. Al ser aislantes los principales componentes del terreno, la conductividad del suelo es esencialmente de naturaleza electrolítica, esto es, la conducción de corriente tiene lugar, principalmente a través de electrolito formado por sales y el agua habitualmente contenida en el terreno.

Estado higrométrico del terreno. El contenido de agua y grado de humedad del terreno influye, de forma apreciable sobre su resistividad. Su valor no es constante, ya que varia con el clima, época del año, naturaleza del subsuelo, la profundidad considerada y la situación del nivel freático pero rara vez es nulo, incluso al referirse a zonas desérticas, es decir cuando la humedad del terreno varié considerablemente de unas épocas del año a otras, se tendrá en cuenta esta circunstancia al dimensionar y establecer el sistema de tierra. Se puede usar recubrimientos de gravas para conservar la humedad del suelo.

Temperatura. La resistividad del terreno aumenta a medida que desciende la temperatura y al alcanzarse los cero grados centígrados, hasta el punto que a medida que es mayor la cantidad de agua en estado de congelación se va reduciendo el movimiento de los electrolitos, es decir: “al alcanzar el suelo temperaturas inferiores a los cero grados centígrados aumenta mucho su resistividad. Por ello en zonas con peligro de heladas los electrodos se entierran a una profundidad que no alcance esa temperatura o se tendrá en cuenta esta circunstancia en el cálculo.” Se deberá tener presente la influencia de las heladas para determinar la profundidad de la instalación de los electrodos.

Granulometría. Es un elemento importante que influye a la vez sobre la porosidad y el poder retenedor de humedad y también sobre la calidad de contacto con los electrodos, esta es la razón de que el valor de la resistividad de la grava sea superior al correspondiente a la arena y que el de esta supere al de la arcilla.

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Arena

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuarzo


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Los suelos de grano grueso (grava, guijarros, etc.) se prestan mal al establecimiento de buenas redes de tierra, circunstancia que se puede paliar rodeando la superficie de los electrodos de un cierto espesor de tierra fina o de otro material relativamente conductor.

Compacidad. La resistividad se ve también afectada por el grano (grava) de compactación del terreno, disminuyendo al aumenta este, es decir.

“se procura utilizar las capas de tierra mas conductoras, haciéndose la colocación de electrodos con el mayor cuidado posible en cuanto a la compactación del terreno.

Estratigrafía. La resistividad total de un terreno es la resultante de las correspondientes a las diversas capas que lo constituyen, que la resistividad de las capas superficiales de un terreno presente variaciones estacionales bajo el efecto del hielo y la resequedad (que la aumentan) o de la humedad (que la disminuye), esta acción puede hacerse notar hasta una profundidad de varios metros en condiciones climáticas extremas y prolongadas.

Por lo tanto se debe tener en cuenta variaciones de resistividad del terreno en el establecimiento de una red de tierras enterradas a una profundidad del orden de un metro.

A continuación se muestran tablas (1.1 y 1.2) en donde se especifica el valor medio de la resistividad en Ω-m para diferentes tipos de terrenos.

Naturaleza del terreno Valor de la resistividad [Ω-m].

Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes compactos y húmedos.

50

Terraplenes cultivables poco fértiles 500

Suelo pedregosos desnudos, arenas secas permeables.

3000

Tabla 1.2 Valor medio de la resistividad Ω-m.

Naturaleza del terreno Resistividad en [Ω-m]. [*valor inicial de algunas unidades]

Terrenos pantanosos * a 30

Limo 20 a 100

Humus 10 a 150

Turbia húmeda 5 a 100

Arcilla plástica * a 50

Margas y arcillas compactas 100 a 200

Margas del jurasico 30 a 200

Arena arcillosa 50 a 500

Arena silícea 200 a 3000

Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500

Suelo pedregoso desnudo 1500 a 3000

Calizas blandas 100 a 300

Calizas compactadas 1000 a 5000

Calizas agrietadas 500 a 1000

Pizarras 50 a 300

Rocas de mica y cuarzo * a 800

Granitos y gres procedentes de alteración 1500 a 10000


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Granitos y gres muy alterados 100 a 600

Hormigón 2000 a 3000

Balasto o grava 3000 a 5000

Tabla 1.3 características de terrenos y valores resistivos Ω-m. La variación de la resistividad según la composición del terreno es causa de la dificultad de que las diferentes clases de terreno no están delimitadas como para saber, de antemano, el valor de la resistividad en el punto elegido para efectuar la toma de tierra.

Los valores extremos que se encuentran en la práctica pueden variar en algunas decenas de Ω-m, para terrenos orgánicos y húmedos a una decena de miles de Ω-m para granitos secos.

Tipo de suelo y rocas. En la Ciudad de México en general el suelo es muy heterogéneo, teniendo zonas localizadas como: roca en el sur, tepetate y arena en el poniente, tierra húmeda en el oriente, roca o tepetate en el norte, etc.

Sin embargo no tenemos un mapa con el tipo de terreno bien definido y el tipo de suelo puede cambiar de características en unos cuantos metros de separación.

a) Roca volcánica.

Este tipo de roca es el resultado del producto de erupciones y se encuentra sobre todo en formaciones montañosas, la Ciudad de México se encuentra dentro del cinturón volcánico mexicano, por lo cual existen zonas este tipo de rocas.

b) Roca sedimentada.

Este tipo de roca se formo con la sedimentación de sales y no necesariamente se encuentra en el fondo de los mares, ya que algunas montañas han emergido y este tipo de rocas se pueden encontrar en el Estado de México, por ejemplo el cerro del Tenayo que está compuesto por roca roja.

c) Roca metamórfica.

Está formada por la composición de roca volcánica y roca sedimentaria que se fue mezclando a través de lluvias y el tiempo climatológico de la zona.

d) Tepetate.

El tepetate (que en náhuatl significa “cama de piedra”) está considerado como una roca, aunque no entra en la clasificación anterior, se formo de la sedimentación de las cenizas volcánicas, y en realidad es una arcilla pero que con el calor excesivo de las erupciones se convirtió en piedra. El tepetate se encuentra en la zona denominada el cinturón de México. Su principal característica es su dureza al impacto o a la perforación, verificando un trabajo consistente de colocar 12 varillas a tierra igual número de 3 tres juegos de Apartarrayos, en un alimentador de 23 kV que va por zona compuesta de tepetate.


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Cabe mencionar que el tepetate al estar formado de arcilla, es un buen conductor de electricidad, sin embargo dado que su dureza al enterrar la varilla se puede decir que es casi imposible por las propiedades del tepetate, pero se puede cortar la varilla y efectuar una perforación previa para después introducir la varilla a tierra.

e) Arena.

La arena es muy mala conductora de la electricidad por dos razones, la primera que no retiene humedad y por regla general está muy seca, la segunda tiene muchos huecos que ocupan el aire.

f) Relleno sanitario.

El material de relleno sanitario por regla general lleva material orgánico, el cual desaparece con el tiempo, dejando grandes huecos, también lleva pedazos de tabique y piedras, por lo que su resistividad no es confiable, característica que se debe tener en cuenta para el diseño de la red de tierras

Contenido de humedad y sales. Estos aspectos son el más importante para que un suelo sea conductor de la electricidad y el por ciento de agua del suelo depende del contenido de arcilla, material orgánico, clima, lugar, época del año, etc.

La arena no retiene la humedad y como resultado tiene una resistividad muy alta, las arcillas retienen la humedad y son conductores de la electricidad, por ejemplo el caso de la bentonita, que es una arcilla que retiene agua y varía su volumen.

El agua con alto contenido de sales es buena conductora de la electricidad, por el contrario el agua sin sales (agua destilada) es poco conductora por lo que se puede decir que entre mayor contenido de sales tenga el suelo húmedo mayor conducción de electricidad tendrá.

El tamaño del grano y su distribución. El tamaño del grano y su distribución es importante en la conducción eléctrica ya que si se tienen granos con grandes espacios se reduce el área de contacto mientras que si se tienen granos con diferentes tamaños los espacios son pequeños y aumenta el área de contacto. Por ejemplo las rocas no tienen espacios y el agua no penetra lo que le da una alta resistividad, siempre que no tenga alto contenido partículas metálicas.

Cimentaciones. Para que cualquier estructura sea segura y trabaje correctamente debe contar con una cimentación adecuada.

La construcción de una cimentación es muchas veces el trabajo más difícil de todo los que se realizan en la obra.

Debe de resistir el propio peso de la estructura, la acción del viento sobre los cables y la estructura así como algunas otras acciones posibles como ruptura de cables o hielo. Se debe de identificar la magnitud y la forma en que los elementos mecánicos son transmitidos por la estructura al suelo de la cimentación.


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Las torres transmiten las cargas a la cimentación mediante cuatro patas, dos de ellas trabajan a compresión y las otras dos a tensión, existen también fuerzas horizontales, transversales y/o longitudinales.

Para las cimentaciones que trabajan a compresión se requiere el conocimiento de la capacidad de carga del terreno donde se apoyan, en las cimentaciones que trabajan se requiere conocer la resistencia al arrancamiento de los rellenos.

Las cimentaciones para torres de transmisión, dependiendo de la capacidad de carga del terreno, pueden ser superficiales o profundas y deben quedar definidas en el estudio geotécnico. Existen diferentes tipos de cimentaciones como se acaba de mencionar anteriormente los cuales son:

a) Cimentaciones superficiales. Este tipo de cimentaciones se debe emplear, zapatas aisladas o corridas, zapatas aisladas ligadas con contra trabes, losas de cimentación o pilotes anclados en rocas, todas deben ser de concreto reforzado; también se incluyen en este peso muerto de anclaje para retenidas, en ningún caso estas estructuras se deben desplantar sobre tierra vegetal, suelos o rellenos sueltos o desechos.

b) Pilotes apoyados en roca. Este tipo de cimentación consiste en una estructura en forma de pirámide truncada, cuyas dimensiones de su base resultan ser reducidas en comparación de las zapatas. Se emplean en terrenos rocosos donde la capacidad de carga admisible es mayor a 294.3 kPa.

Es decir, tanto el efecto de arrancamiento como el de volteo en las patas trabajando a tensión, deben tomarse mediante anclas colocadas en la roca.

La altura mínima del pilote debe ser de 10 m y dependiendo de la longitud del dado (stub) o de las anclas si la torre se conecta con placas de base, las anclas colocadas en la roca deben ser de varilla corrugada con diámetro mínimo de 25.4 milímetros y se debe colocar en barrenos no menores de 50.8 milímetros de diámetro. El espacio entre el ancla y la pared del barreno se debe de rellenar con mortero de cemento, agregando un aditivo expansor para garantizar la adherencia. En todo caso se deben seguir las especificaciones del estudio geotécnico.

Aisladores. Los aisladores para líneas de transmisión, son elementos esenciales en todo el sistema eléctrico, los aisladores constituyen el punto mecánico de soporte de los conductores en las torres, cumpliendo con la función de proporcionar el aislamiento requerido, entre conductores y estructura esto es de acuerdo con la distancia dieléctrica en el aire, normalmente los aisladores para líneas de transmisión son de vidrio templado o de porcelana.

La función de los aisladores es de sujetar de la torre por medio de herrajes convenientes, a los conductores de fase, asegurando de esta manera el aislamiento eléctrico entre las partes energizadas y las no energizadas.

La característica de funcionamiento de una línea de transmisión depende de gran parte de sus aisladores.


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Figura 1.1 Vista de un aislador.

Si se consideraba antes que los aisladores limitarían las tensiones de transporte era porque el aislador de espiga había llegado prácticamente al límite de tamaño, de peso y de costo. Mediante los aisladores suspendidos se a cuadriplicado este límite de la tensión de transporte con respecto a la que permitirán los aisladores de espiga.

El aislador debe de tener no solamente la suficiente resistencia mecánica para soportar las cargas máximas debidas al hielo y al viento que pueden esperarse racionalmente, sino que también deben resistir esfuerzos mecánicos anormales, descargas atmosféricas y sobre tensiones internas, sin que se desprenda el conductor que sostiene, están hechos de manera que la lluvia elimine el polvo y la suciedad.

Los aisladores además de cumplir con las condiciones electromecánicas, deben cumplir aspectos tales como: facilidades de mantenimiento, características estáticas, etc. Los aisladores están constituidos principalmente de dos piezas, una parte aislante (vidrio o porcelana según sea el caso) y dos piezas acopladas a las partes del aislante.

El vidrio es conveniente para líneas de transmisión construcción ligera, tales como las telefónicas o las de transporte a tensión media; cuando las tensiones llegan hasta 10 kV ó 15 kV ofrecen la ventaja de su precio reducido y de que se descubren fácilmente sus defectos y rotulas. Por el contrario son higroscópicos (medición de la humedad en el aire) y se rompen con facilidad, en este caso solamente se pueden emplear los aisladores de vidrio de alta calidad, resistentes al calor, como el pirex para las líneas de alta tensión. La porcelana tiene excelentes características mecánicas y eléctricas, pero es más cara que el vidrio, los defectos internos son invisibles y las grietas producen la rápida destrucción del aislador, la porcelana es el principal material empleado para aisladores de líneas de alta tensión.

Los aisladores como se hizo mención son de vidrio templado y porcelana, pero también se pueden clasificar por su tipo de acoplamiento y por su tipo de aplicación. Por su tipo de acoplamiento:

Horquilla y ojo anular. Clavera y bola.

Por su aplicación

Normal. Corrosión. Contaminación.


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Ejemplos de los diferentes tipos de accesorio para las líneas de transmisión:

Figura 1.2 Perno de ojo.

CARACTERÍSTICAS DEL PERNO DE OJO

Material, forma y acabado. Acero alta resistencia forjado de 15,9 mm de diámetro.

Especificación general a cumplir. CFE 20000-01 Herrajes y Accesorios.

Uso. Sujetar aislamiento a la estructura en redes eléctricas.

Masa aproximada. 0,680 Kg.

Accesorios. 2 tuercas hexagonales, chaveta de 4,7 X 31,7 mm. 2 rondanas de presión de acero galvanizado.

Abreviaturas en la descripción corta 1 = Numero de identificación. P = Perno. O = Ojo.

Unidad. Pieza.

Empaque Tipo. Atado (fleje de acero galvanizado inoxidable o plastificado).

Cantidad 10 piezas.

Identificación Logotipo y/o marca del fabricante.

Numero de lote y año de fabricación.

Tabla 1.4 Características del perno de ojo.

Figura 1.3 Horquilla y bola larga.

CARACTERÍSTICAS DE LA HORQUILLA Y BOLA LARGA

Material, forma y acabado. Acero forjado y galvanizado Holgura entre tuerca y horquilla de 2 mm

Especificación general. CFE-20000-01 2 Herrajes para líneas y tensión de transmisión.

Uso. En todos los conjuntos de suspensión de 1 y 2 conductores por fase.

Accesorios. Chaveta tipo R de acero inoxidable o bronce.

Tabla 1.5 Características de la Horquilla y Bola Larga.


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Figura 1.4 Aislador 13PD.

Características.

Dimensiones.

Diámetro y altura. (mm)

Distancia mínima de fuga. (mm)

Distancia mínima de flameo en seco. (mm)

140 x 222 356 165

Eléctricas.

Flameo en seco a baja frecuencia.

(kV)

Flameo en húmedo a baja frecuencia (kV)

Tensión critica de flameo al

impulso positivo (kV)


impulso negativo (kV)

Tensión nominal del sistema (kV)

80 60 130 155 13,8

Tabla 1.6 Características del Aislador 13PD. MECÁNICAS Resistencia al cantiléver = 12,5 kN.

De radio interferencia. Tensión de prueba a baja frecuencia (RMS a tierra) KV

Tensión máxima de radio interferencia 1000 kHz mV

15 100

Material y acabado. Cuerpo de porcelana, base metálica con galvanizado especial.

Accesorios. Perno de acero de alta resistencia, tuerca, arandela plana y de presión, galvanizado especial.

Uso. Soporta y aísla conductores aéreos en zonas de alta densidad de descargas atmosféricas.

Descripción corta. Aislador 13PD

Abreviaturas en la descripción corta.

13 = tensión nominal. D = descargas atmosféricas., P = Poste

Tabla 1.7 Características Mecánicas del Aislador 13PD.


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Figura 1.5 Aislador de suspensión de porcelana o de vidrio templado.

Características.

Dimensiones.



152 X 140 178

Eléctricas.


(kV)






Tensión de perforación a

baja frecuencia (kV)

60 30 100 100 80

Tabla 1.8 Características de Aislador de suspensión de porcelana o de vidrio templado.

Mecánicas.

Resistencia combinada electromecánica N(kgf)

Resistencia al impacto. N-cm. (kgf-cm.)

Resistencia a la tensión durante 3 s en N (kgf) 1

Resistencia de carga sostenida tiempo N (kgf)

44500(4536) 500(52) 22200(2268) 26700(2722)

De radio interferencia.

Tensión de prueba a baja frecuencia (RMS a tierra) kV

Tensión máxima 1000 kHz uV

7.58 50

Material y acabado. 6SPH 10 porcelana vidriada. 6SVH 10 vidrio templado Partes metálicas de hierro maleable galvanizado.


Uso. Acoplado a la estructura aísla conductores aéreos en zonas normales.

Descripción corta. Aislador 6SPH10, Aislador 6SVH10


6-Diámetro de aislador en PG, 6- tipo suspensión; P-porcelana, V-Vidrio, H-Horquilla y ojo anular; 10-Resistencia

Tabla 1.9 Características mecánicas del Aislador de suspensión de porcelana o de vidrio templado.

Aisladores soporte tipo columna. Unidad aislante que tiene los medios o herrajes adecuados para su instalación, sujeción rígida por ambos extremos y que por su forma debe ser cilíndrica y con faldones.


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Cuando el aislador por su construcción tiene forma de cono truncado, también se considera cilíndrico.

Aislador de núcleo sólido. Es aquel cuya parte aislante está constituida por material uniforme y homogéneo sin cavidades de aire u otro gas y sin otro tipo de elemento, es decir, solamente del material de aislamiento (véase figura 1.6).

Figura 1.6 aislador de núcleo sólido.

Figura 1.7 Aislador de porcelana tipo poste.

Características Aislador de porcelana tipo poste.

Dimensiones.



Distancia mínima de flameo en seco. (mm)

130 x 280 483 267

Eléctricas.


(kV)






Tensión nominal del sistema (kV)

90 55 130 150 13,8

Tabla 1.10 Características del Aislador de porcelana tipo poste.


19

Mecánicas. Resistencia al cantiléver = 12,5 kN

De radio interferencia.

Tensión de prueba a baja frecuencia (RMS a tierra) kV

Tensión máxima 1000 kHz uV

15 100

Material y acabado. Cuerpo de porcelana, base metálica con galvanizado especial.


Uso. Soporta y aísla conductores aéreos en zonas de alta densidad de descargas atmosféricas.

Descripción corta. Aislador 13PC


13 = Tensión nominal. C = Contaminación. P = Poste.

Tabla 1.11 Características Mecánicas del Aislador de porcelana tipo poste.

Figura 1.8 Aislador de porcelana tipo poste.

Herrajes. Los aisladores usualmente se acoplan entres si para formar cadenas, de número suficiente de piezas para resistir las oscilaciones eléctricas, estas cadenas se conectan a la torre por un extremo y por el otro extremo al conductor por medio de los herrajes, formando de esta forma lo que se conoce como conjunto de herrajes. Existen otros tipos de conjuntos de herrajes los cuales son:

Conjuntos de tensión. Conjuntos de transposición de fases. Conjuntos de suspensión de guarda. Conjuntos para guarda con fibra óptica.


20

Figura 1.9 Grapa de suspensión.

Dimensiones y características

CLAVE A B C D Y Resistencia a la ruptura en

kN (kg.)

Masa kg.

2C5AF4CK00 2700 69 55 16 20

0 111.2 (11350)

2.22

Material, formado y acabado.

Aleación aluminio – silicio, alta resistencia mecánica.

Especificación general.

CFE.-CFE.20000-01 Herrajes y -2H1LT-01 Herrajes y accesorios para líneas de transmisión.

Uso. En conjuntos de suspensión vertical y de suspensión en V, dos conductores por fase.

Pruebas. Debe pasar pruebas mecánicas.

Tabla 1.12 Características de la Grapa de Suspensión.

Figura 1.10 Suspensión en “V” para dos conductores por fase.

Descripción. Cant. Material. Especificación.

Horquilla “Y” bola larga 2 Acero forjado galvanizado 2H1LT 2H1LT-15

Aisladores Se adquiere por separado.

Calavera horquilla en “Y” largo.

2 Acero forjado o hierro maleable

galvanizado. 2H1LT-17

Yugo triangular VI 1 Acero estructural o hierro forjado


Horquilla ojo revirado. 1 Acero forjado galvanizado. 2H1LT-04

Grapa de suspensión. 1 Aleación aluminio-silicio 2C500-69

Cable conductor ASCR Se adquiere por separado.

Grillete. 2 Acero forjado galvanizado. 2G300-84

Horquilla “Y” bola corta 2 Acero forjado galvanizado. 2H1LT-06

Calavera horquilla en “Y” corta.



Tabla 1.13 Características de Suspensión en “V” para dos conductores por fase.


21

Figura 1.11 Suspensión en “V” para un conductor por fase.


Horquilla “Y” bola larga 2 Acero forjado galvanizado 2H1LT 2H1LT-15





Yugo triangular VI 1 Acero estructural o hierro forjado


Horquilla ojo revirado. 1 Acero forjado galvanizado. 2H1LT-04

Grapa de suspensión. 1 Aleación aluminio-silicio 2C500-69







Tabla 1.14 Características de Suspensión en “V” para un conductor por fase.

Figura 1.12 Suspensión vertical para dos conductores por fase.


22


Horquilla “Y” bola larga 1 Acero forjado galvanizado. 2H1LT-15





Yugo triangular 12 1 Acero estructural o hierro forjado


Horquilla ojo corto. 2 Acero forjado galvanizado. 2H1LT-05

Grapa de suspensión 1113. 2 Aleación aluminio-silicio 2C500-29

Varilla protectora. 2 Aluminio. 2H1LT-30







Tabla 1.15 Características de Suspensión vertical para dos conductores por fase.

Descargas Atmosféricas. El diseño de protección contra descargas eléctricas atmosféricas para sistemas de transmisión y distribución, ha experimentado pocos cambios, y consecuentemente, ha tenido muy poco desarrollo en los últimos 50 años. Las herramientas y dispositivos usados para la protección contra descargas atmosféricas, están limitadas a productos y técnicas tales como:

Arrestadores. Espaciamiento. Hilos de guarda (líneas estáticas o hilos de tierra). Relevadores para operar interruptores de circuitos. Componentes de sistemas de tierra convencionales. Incremento en los nivele básicos de aislamiento.

El relámpago se define como el resultado de un canal ionizado de una descarga eléctrica atmosférica; un rayo es una sobre corriente en ese canal.

Una gran tormenta eléctrica, puede producir hasta 100 descargas por minuto y lo mismo, una pequeña nube de tormenta puede generar la energía de una pequeña planta de fuerza nuclear (unos pocos cientos de Megawatts).

No todos los rayos son a tierra, pero cuando esto ocurre, esa energía puede ser devastadora. Una empresa de telecomunicaciones, puede salir de operación por varias horas o por días debido a los daños en el equipo, o una planta petroquímica puede tener incendios originados por rayos, con peligrosos riesgos y altos costos.

La influencia del impacto del rayo en los hilos de guarda. Para determinar la efectividad de los hilos de guarda, es necesario solamente analizar el impacto de una descarga, a una línea que se considera típica con parámetros convencionales. Para este fin, fue hecho un análisis, asumiendo dos impactos directos de consideración, al hilo de guarda, a media distancia y al poste. Dos longitudes de espaciamiento típicas y dos valores de resistencia de tierra, se usaron para los puntos de aterrizaje de cada poste. Se uso un conductor de bajada de cobre sólido calibre no. 6


23

AWG, por cada poste. El voltaje inducido en el conductor de fase con espaciamientos de unos y dos metros, fue calculado usando un 50% del impacto y un 75% del impacto, con un aumento del tiempo a la corriente pico de ambos de 1 micro segundo y 8 microsegundos.

Figura 1.13 Impacto de un rayo en los hilos de guarda.

Conductores. Los cables conductores constituyen los elementos que transportan la energía eléctrica. En México los conductores que se utilizan en alta tensión, son los denominados cables tipo ACSR (aluminium conductor steel reinforced), que están constituidos por un núcleo central de alambres de acero galvanizado o con recubrimiento de aluminio dispuestos helicoidalmente.

El núcleo de acero en este caso tiene como función resistir los esfuerzos mecánicos. Los conductores para una línea de transmisión se seleccionan de acuerdo con la corriente, la tensión, la longitud de la línea y las normas correspondientes.

Para tensiones de transmisión del sistema eléctrico nacional (115 kV, 230 kV y 400 kV), los conductores normalizados son: Por ejemplo:

Para 115 kV: cable de 795 MCM; ACSR, cóndor, ampacidad 900 A. Para 230 kV y 400 kV: cable de 1113 MCM, ACSR, bluejay, ampacidad 1110 A.

Para líneas de dos conductores por fase, las separaciones entre conductores de cada fase son:

Líneas de 115 kV y 230 kV: separación entre conductores de 33 cm. Líneas de 400 kV: separación de conductores de 45 cm.

Las líneas pueden ser de un circuito trifásico o de dos circuitos en paralelo con uno o dos conductores por fase y dos cables de guarda. Aun cuando el Sistema Eléctrico Nacional ya que existen líneas de cuatro circuitos en paralelo y líneas de tres conductores por fase.

Los conductores para líneas de transmisión están sujetos a diversos esfuerzos, los cuales deben ser tomados en cuenta para el diseño de las mismas, estos esfuerzos son causados por:

La tensión mecánica en el momento de tender la línea. El propio peso de los conductores. El agua, las sustancias sólidas suspendidas en la atmósfera y el hielo que se acumula.

h

d

Claro o distancia interpostal

Conductor de fase

Hilo de guarda

Considerando el impacto del rayo en la mitad de la distancia interpostal


24

El viento. Las vibraciones (eólica y galopeo).

Cable de guarda. El cable de guarda tiene como función principal impedir que las descargas atmosféricas impacten sobre los conductores de fase, captando dichas corrientes y conduciéndolas por la estructura a los sistemas de tierra, que finalmente son los elementos disipadores. El cable de guarda se conecta en las crucetas preparadas para tal fin, localizadas en la parte superior de la torre.

La posición que guarden estos cables de guarda respecto a los conductores energizados, dependen de la probabilidad de que los rayos no incidan sobre los conductores. Igual que los conductores, los cables de guarda deben ser capaces de resistir las oscilaciones mecánicas y condiciones climatológicas de la zona donde se instalen. Generalmente los cables de guarda empleados son de acero galvanizado o de acero recubierto de aluminio. Recientemente se están instalando en algunas líneas de transmisión, cable de guarda de acero recubierto de aluminio con núcleo conteniendo fibra óptica. La separación vertical entre los cables de guarda y los conductores debe ser aproximadamente igual a la distancia entre fases en el caso de una disposición vertical de conductores, o a dos tercios de la distancia entre fases en el caso de una disposición horizontal de conductor.

Figura 1.14 Conjunto de tensión a compresión para cable de guarda.

Lista de partes y materiales.

Parte. Descripción. Cantidad. Material.

1 Grapa remate compresión. 2 Aluminio 356T6 tubo de acero C-1015

2 Grapa de tierra. 1 Aluminio 356T6

Tabla 1.16 Características del de tensión a compresión para cable de guarda.

Figura 1.15 Conjunto de suspensión para cable de guarda.

2

1


25

Suspensión para cable de guarda.

Parte.

Descripción. Cantidad. Material. Especificación.

1 Eslabón. 1 Acero forjado o galvanizado 2H1LT-28

2 Grapa de suspensión para cable.

1 Aleación aluminio-silicio hierro maleable galvanizado.

2H1LT-27

3 Conector o compresión de cable o cable.

1 Aleación de aluminio. 2H1LT-23

4 Conector o compresión de cable o solera.

1 Aleación de aluminio o acero galvanizado.

2H1LT-24

5 Cable de guarda. 1 Se adquiere por separado.

Tabla 1.17 Características del de suspensión para cable de guarda.

Pararrayos. Las líneas de transporte de energía se protegen parcialmente contra las descargas atmosféricas por medio de hilos de tierra que se colocan a mayor altura que los conductores. Estos hilos son de acero, de cobre con alma de acero o de una aleación de alta resistencia a la tracción y se conecta eléctricamente con los puntos más altos de las torres metálicas.

En su mayor parte de las líneas y los aparatos están protegidos por pararrayos, la misión de los pararrayos es limitar el aumento de tensión en sus terminales hasta un valor que solo sea algo superior a la tensión de trabajo o nominal. Cuando la tensión aplicada al pararrayos alcanza el valor crítico, su misión estriba en evitar mayores aumentos, lo que exige que el pararrayos deje pasar una corriente intensiva con poco aumento de tensión. A continuación se muestra la característica a a’ de un pararrayos ideal.

Figura 1.16 Características de un pararrayos ideal.

Cuando la tensión de la línea alcanza el valor crítico en a, el pararrayos descarga corrientes de intensidad infinitamente grandes, sin que aumente la tensión en las terminales. En los pararrayos reales se fija como el valor de tensión crítica a 2.5 veces el de punta o máximo de la tensión de trabajo, la tensión aumenta ligeramente al aumentar la corriente, debido a la caída de tensión

V

I

Tensión normal De la línea

Tensión de corte

Característica Ideal.

Característica Efectiva


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producida por la resistencia. Esta característica se presenta en la parte ab de la característica real abc. Cuando la tensión vuelve a su valor normal, el pararrayos ha de cortar la corriente para un valor situado por encima del correspondiente a la punta de la tensión de trabajo, es decir en el punto c.

De otro modo se mantendría una descarga dinámica, debido a la tensión de carga de línea además en condiciones normales el pararrayos debe estar en circuito abierto.

Los pararrayos deben conectarse tan cerca como sea posible de los aparatos que se requiere proteger. Cuando el pararrayos ha de proteger una central, debe instalarse en el extremo de la línea de entrada o de salida, tan cerca como se pueda de los aparatos de la central.

Arreglo de mallas de la red de tierras. Existen diferentes dispositivos de mallas de tierra que son:

Sistema radial. Sistema de anillo. Sistema de malla.

a) Sistema radial. Consiste de uno o de varios electrodos de tierra a los cuales se conecta la derivación de cada uno de los equipos. Este sistema es el menos seguro, ya que al producirse una falla en el equipo se producen elevados gradientes de potencial.

b) Sistema de anillo. Se obtiene colocando un conductor alrededor de la superficie ocupada por los equipos. Al anillo se conectan las derivaciones de los equipos en los vértices de este anillo, se instalan los electrodos. Este sistema es más eficiente que el sistema radial ya que los potenciales disminuyen al disiparse la corriente de falla por varias trayectorias.

c) Sistema de malla. Es el más usado actualmente y consiste de un arreglo de conductores perpendiculares formando una malla o retícula a la cual se conectan cada una de las derivaciones de cada uno de los equipos. En el perímetro de la malla generalmente se conectan electrodos. Este sistema es el más eficiente ya que se limitan los potenciales originados por la circulación de la corriente de falla. Otros electos a considerar para la puesta a tierra son:

Los puntos de puesta a tierra

Las líneas de enlace con el electrodo de tierra

Con la puesta a tierra se logra:

Limitar la diferencia de potencial que en un momento dado, puede presentarse entre sus

estructuras metálicas y tierra.


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Posibilitar la detección de defectos, a tierra y asegurar la actuación y coordinación de las

protecciones, eliminando o disminuyendo así el riesgo que supone una avería para el

material utilizado y las personas.

Limitar las sobretensiones internas (de maniobra, transitoria y temporales), que pueden

aparecer en la red eléctrica, en determinadas condiciones de explotación.

Evitar que las tensiones de frente escarpados que originan las descargas de los rayos,

provoquen “flámeos inversos” en el caso de instalaciones de exterior y particularmente en

líneas aéreas.

Protección contra la corrosión por efecto galvánico. Otra forma de corrosión de los metales se da por efecto galvánico que se da por la unión de metales diferentes por ejemplo. Para que exista corrosión por efecto galvánico se debe cumplir con los siguientes requisitos: Unir dos metales diferentes y entre más activo o anódico, se corroe más rápido, es decir que entre mayor diferencia de potencial entre ambos metales, la corrosión será mayor. Cuando más se incrementa la diferencia de potencial más se incrementa la corrosión por efecto galvánico. En este caso es muy común entre las conexiones de cobre con fierro, esto es más común entre las conexiones y mordazas, el aluminio es muy sensible a este proceso.

Si la unión de los metales se encuentra inmersa en un electrolito, la corrosión se acelera. Si unimos fierro con cobre, pero la masa del fierro es mucho más grande que la del cobre se disminuye la corrosión. Cuando se presenta la corrosión en un sistema de tierra es conveniente protegerlo en forma adecuada, el método de la protección catódica es el más usual para proteger elementos metálicos enterrados.

La protección catódica es la reducción o eliminación de la corrosión, haciendo al metal un cátodo por medio de una corriente directa impresa o empleando un ánodo de sacrificio el cual puede ser de magnesio, aluminio o zinc. El termino ánodo es usado para describir la parte del metal que se corroe y de donde sale la corriente para entrar en la solución. El termino cátodo es usado para describir la parte del metal en que la corriente deja la solución y entra al metal. La solución capaz de conducir electricidad se llama electrolito, el electrolito que forma un medio corrosivo puede ser una solución, lluvia o un medio húmedo como el suelo.

Ánodos galvánicos (sacrificio). Un ánodo es el miembro que se corroe, dando un flujo de corriente hacia la red protegida, cediendo sus electrodos, es decir, su material se puede aplicar o conectar directamente. Existen varios requisitos para que funcionen ánodos de sacrificio:


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El potencial entre el ánodo y la malla a proteger debe ser suficientemente grande

convertirla de ánodo a cátodo.

El material del ánodo debe tener un elevado rendimiento eléctrico, expresado en amperes-

hora por kg. de material (Ah/kg.) lo que constituye su capacidad de drenaje de corriente

para tener una vida útil.

Los ánodos deben tener una buena eficiencia ya que los metales no sufren autocorrosión,

es decir, se auto protegen de la corrosión, bajando su rendimiento.

El contenido de energía eléctrica en un ánodo depende de las características del metal usado, por ejemplo un ánodo de zinc puro tiene una energía contenida de 372 amperes hora por libra, no lo convertimos a kilogramos por que en el mercado se consiguen los ánodos en peso por libras.

Protección catódica. Este proceso consiste en cambiar el área anódica que se desea proteger por una catódica eliminando la corrosión. Esto se puede lograr aplicando una corriente directa al metal que se corroe volviéndolo un cátodo.

La corriente fluye directamente de las áreas anódicas a las catódicas y completa el circuito a través del conductor, cuando el flujo de corriente va del terreno al cable o al área catódica no hay corrosión, cuando se protege una malla de tierras en forma catódica, el objetivo es que la red de tierras en su totalidad reciba la corriente del medio ambiente, entonces la red será un cátodo y la corrosión se detiene. La protección catódica provoca un flujo de corriente a través del medio de la cama de tierra, compuesta por ánodos de sacrificio o material de consumo, donde ocurre la corrosión no se ha detenido con la aplicación de la protección catódica, pero se ha transmitido a otro lugar, el material anódico se gasta por lo que hay que reponerlo.

Principales elementos constitutivos de una línea de transmisión.

Desde el punto de vista del proyecto de las líneas de transmisión; las principales componentes a considerar son:

Estructuras (torres). Conductores. Aislamientos.

Diseño preliminar del sistema de puesta a tierra. Los conductores empleados es las líneas de tierra tendrán una resistencia mecánica adecuada y ofrecerán una elevada resistencia a la corrosión, su sección será tal que la máxima corriente que circule por ellos en caso de una descarga atmosférica no lleve a estos conductores a una temperatura cercana a la de fusión, ni ponga en peligro sus empalmes y conexiones.

Electrodos de puesta a tierra; dimensiones. Los electrodos de puesta a tierra estarán formados por materiales metálicos en forma de varillas, cables, chapas, perfiles, que presenten una resistencia elevada a la corrosión por sí mismos, o mediante una protección adicional, tales como el cobre o el acero debidamente protegidos, en cuyo caso se tendrá especial cuidado de no dañar el recubrimiento de protección durante el hincado. Los electrodos podrán disponerse de la siguiente forma:


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Picas hincadas en el terreno, constituidas por tubos, barras u otros perfiles, que podrán estar formados por elementos empalmables. Varillas, barras o cables enterrados, dispuestos en forma radial, mallada, anular, placas o chapas enterradas. Así como acerca de las dimensiones mínimas de los mismos. Las dimensiones de las picas se ajustaran a las especificaciones siguientes. Los redondos de cobre o acero recubierto de cobre, no serán de un diámetro menor a 14 mm, los de acero sin recubrimiento no tendrán diámetro inferior a 20 mm. Los tubos no serán de un diámetro inferior a 14 mm, los de acero sin recubrir no tendrán diámetro inferior a 20 mm. Los tubos no serán de un diámetro inferior a 30 mm, ni de un espesor de pared inferior a 3 mm. Los perfiles de acero no serán de espesor inferior a 5 mm ni de una sección inferior a 250 mm. Los conductores enterrados, serán de varilla, cable o pletina, deberán tener una sección mínima de 50 mm

2 los de cobre y 100 mm

2 los de acero. El espesor mínimo de las pletinas y el diámetro

mínimo de los alambres de los cables no será inferior a 2 mm los de cobre y 3 mm los de acero.

Las placas o chapas tendrán un espesor mínimo de 2 mm los de cobre y 3 mm las de acero. En la relación con el metal utilizado como electrodo, ha de indicarse que su elección debe atender a la resistencia que presente a la corrosión, ocasionada por causas tales como ataque químico, biológico, oxidación, formación de pares electrolíticos entre metales diferentes o entre un metal y los productos de su alteración, electrólisis, corriente de circulación en el terreno (vagabundas, debidas a la tracción eléctrica). En la práctica los metales más utilizados son el cobre por su alta resistividad a la corrosión y los aceros cromo níquel que resisten por corrosión por pasivación, o los galvanizados, estos presentan una vida útil dependiendo de la duración de su capa protectora de zinc. Para evitar la corrosión puede estañarse la superficie del electrodo o utilizar el zinc como electrodo de sacrificio, aunque también pueden protegerse las superficies férreas como pinturas plásticas o recubrimientos asfálticos, utilizar tuberías no metálicas si se trata de canalizaciones, etc.

Tensiones. La seguridad de cualquier instalación eléctrica desde los criterios de diseño hasta su puesta en utilización es materia fundamental para evitar accidentes.

a) Tensión de paso. Es la parte de la tensión (de puesta) a tierra que no puede ser marcada por un ser humano entre los dos pies, considerándose el paso de una longitud de un metro.

La tensión de paso es la diferencia de potencial entre dos puntos de la superficie del terreno, separados por una distancia de un paso, que se asimila a un metro, en la diferencia del gradiente del potencial máximo.

b) Tensión de contacto. Es la fracción de la tensión de puesta a tierra que puede ser marcada por una persona entre la mano y el pie (considerando 1 metro) o entre ambas manos. La tensión de contacto es la diferencia de potencial entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia igual a la distancia horizontal máxima que se puede alcanzar, o sea aproximadamente un metro.


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c) Tensión de paso aplicada. Es la parte de la tensión de paso que resulta directamente aplicada entre los pues de un hombre, teniendo en cuenta todas las diferencias que intervienen en el circuito y estimándose la del cuerpo humano en 1000 Ohms.

d) Tensión de contacto aplicada. Es la parte de la tensión de contacto que resulta directamente aplicada entre dos puntos del cuerpo humano, considerando todas las resistencias que intervienen en el circuito y estimándose la del cuerpo humano en 1000 Ohms.

Derecho de vía. Es una faja de terreno que se ubica a lo largo de cada línea aérea, cuyo eje coincide con el central longitudinal de las estructuras o con el trazo topográfico.

Eje del trazo topográfico. Es la línea imaginaria que une las marcas de referencia fijas, establecidas en el terreno, que define la trayectoria de un levantamiento topográfico.

Claro. Es la parte de una línea aérea comprendida entre dos estructuras consecutivas.

Claro medio horizontal o claro de viento de una estructura. Es la semisuma de los valores de los dos claros adyacentes a la estructura de referencia. Es el valor de la distancia horizontal existente entre los dos puntos más bajos de las catenarias adyacentes a la estructura de referencia.

Línea aérea. Es aquella que está constituida por conductores desnudos o aislados, tendidos en espacios abiertos y que están soportados por estructuras o postes, con los accesorios necesarios para la fijación, separación y aislamiento de los mismos conductores. Es la distancia medida verticalmente desde el conductor, hasta una línea recta imaginaria que une sus dos puntos de soporte. A menos que otra cosa se indique, la flecha siempre se mide en el punto medio del claro.

Figura 1.17 línea aérea.


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Zona Urbana. Son las localidades o áreas con 2500 habitantes o más o bien las cabeceras municipales independientemente del número de habitantes.

Zona rural. Son las localidades o aéreas con menos de 2500 habitantes. Por metros que influyen en la determinación de ancho de derecho de vía, el ancho del derecho de vía está integrado por el doble de la suma de las siguientes distancias. Separación horizontal mínima eléctrica de seguridad (distancia A); proyección horizontal de la flecha del conductor y de la longitud de la cadena de aisladores de suspensión (en su caso), según el ángulo de oscilación que produce la presión del viento (distancia B), distancia del eje de la estructura al conductor extremo en reposo (distancia C); (ver figura 1.17). Estos parámetros varían con: la tensión eléctrica nominal, el calibre del conductor, la magnitud de la presión del viento, tipo de estructura, la zona en que se localice y la altitud respecto al nivel del mar en se ubique.

Figura 1.18 integración del derecho de vía.

Notas.

Separación horizontal mínima de seguridad. Proyección horizontal de la flecha mas cadena de aisladores Distancia del eje de la estructura al conductor extremo en reposo

En la figura anterior tenemos lo siguiente:

(La) longitud oscilante de la cadena de aisladores. Ancho del derecho de vía 2[A+ (La+16T) sen U +C1

Tipos de derecho de vía. Para aplicar esta especificación y efectuar el cálculo del derecho de vía requerido, se considerará la zona en que se localice la línea aérea.


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Derecho de vía en zona urbana Derecho de vía en zona rural

Además de considerar el tipo de terreno donde pasa la línea aérea. Al terreno plano. Separación horizontal mínima eléctrica de seguridad de conductores energizados a edificios, construcciones, árboles y cualquier otro tipo obstáculo a la separación horizontal de los conductores a la superficie de edificios, construcciones, anuncios, chimeneas, antenas, tanques de aguas, árboles y cualquier otro equipo obstáculo. No debe ser menor que indica la tabla 1.3. Cuando los edificios pasen de tres pisos o 15 m de altura, se recomienda que entre el conductor energizado más cercano al edificio, se dé un espacio libre de cuando menos 1.80 m adicional a lo indicado en la tabla siguiente, con objeto de facilitar la colocación de escaleras en caso de incendio.

Tensión nominal entre fases (V) Distancia horizontal mínima (A) (m)

De 150 a 600 1.0

Hasta 6600 1.20

13 800 1.35

23000 1.40

34500 1.45

69000 1.80

85000 2.00

115000 2.30

138000 2.40

150000 2.40

161000 2.90

230000 3.20

400000 4.00

Tabla 1.18 Distancia horizontal mínima de conductores a edificios, construcciones y cualquier otro obstáculo.

Notas.

1) las distancias indicadas en la tabla 1.3 se incrementan 1% por cada 100 m de longitud que rebase los 1000 msnm (metros sobre el nivel del mar).

2) Los cables de comunicación, mensajeros, deben guardar una distancia mínima de 1 m con el obstáculo más cercano.

3) Cuando el espacio disponible no permita este valor, la separación puede reducirse a un mínimo de 1 m, siempre que los conductores tengan aislamiento para prevenir un corto circuito en caso de contacto momentáneo a tierra.

Derecho de vía en terrenos: plano y montañoso. Terreno plano. En terreno plano, en que la longitud de los claros es aproximadamente igual, el ancho del derecho de vía calculado o seleccionado en las tablas debe de ser aplicado a todo lo largo de la línea.


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Terreno montañoso en zonas rurales. En terrenos con lomerío y/o montañoso, debe procurarse un ancho de vía uniforme a lo largo de la línea. Sin embargo, en claros excesivamente grandes, puede ser necesario modificar el ancho de conformidad con las características particulares del terreno en el claro de que se trate. Donde el libramiento real del conductor al piso, es mayor a la suma del libramiento vertical mínimo normalizados del conductor al piso más la altura máxima alcanzada por los árboles circundantes en edad madura, se puede reducir el derecho de vía de acuerdo con el área técnica. En esta aéreas, en las partes cercanas a las estructuras se recomienda conservar el derecho de vía normalizado, evitando hacerlo en la parte baja de la flecha del conductor.

Derecho de vía en terrenos con pendientes. El ancho del derecho de vía se debe de medir como si se tratara de terreno plano. Terreno con pendiendo transversal al eje del trazo topográfico. En terrenos con pendiente transversal al eje del trazo topográfico o de la línea, el ancho del derecho de vía corresponde a la proyección horizontal del terreno, es decir, la dimensión a medir sobre el terreno debe ser la que resulte dividir el ancho calculado del derecho de vía, entre el coseno del Angulo de inclinación del terreno respecto a la horizontal.

Terrenos en las zonas conflictivas. Recomendaciones para modificar el derecho de vía en zonas conflictivas en aéreas de cultivos costosos como café, árboles frutales, ecosistemas frágiles, etc. O bien terrenos urbanos con serios problemas para la obtención del derecho de vía, es factible aplicar, previo estudio técnico económico, una o más de las siguientes medidas, con objeto de reducir el ancho necesario para el paso de la línea. Al aislar los conductores de baja tensión.

a) Instalar contra pesos en los puntos de soporte oscilantes de los conductores, previa verificación de la capacidad de carga vertical.

b) Limitar en alguna otra forma la oscilación transversal de los conductores. (cadenas de aisladores en v, tipo poste, etc.).

c) Modificar la disposición vertical de los conductores. d) Reducir la flecha, incrementando la tensión mecánica de los cables. e) Reducir la longitud de los claros. f) Cambio de trayectoria del trazo original de la línea. g) Cambios de la estructura.

Cuando exista la necesidad de instalar una línea en una zona urbana congestionada o en una zona rural con cultivos costosos, en las que no es posible obtener el derecho de vía reglamentario en esta especificación. Y que se han estudiado si es factible incrementar el libramiento de los conductores al paso.

Señalización de las líneas de transmisión aéreas, tráfico aéreo y navegación. Tráfico aéreo. Atendiendo las disposiciones fijadas por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes y con el fin de proporcionar seguridad a las maniobras aéreas y a las líneas de transmisión de Comisión Federal de Electricidad, se debe llevar a cabo las siguientes recomendaciones:


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Cruzamiento de líneas de transmisión, Estructuras. Pintar de color ámbar, la trabe y crucetas de conductor y cable de guarda, como dos estructuras antes y dos después del cruzamiento. En las estructuras adyacentes al cruzamiento deben pintarse de color rojo de acuerdo a la especificación CFE L0000-15.

Figura 1.19 Estructuras cruzadas.

Señalización de estructuras y cables de líneas de transmisión en las proximidades de aeropuertos, ríos lagos y mares.

Navegación (ríos, lagos y mares).

Cuando existe el cruzamiento de líneas de transmisión con ríos, lagos o mares importantes para la navegación.

Figura 1.20. Señalamiento de estructuras y cables de líneas de transmisión.


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Cables. Deben instalarse boyas de señalización en los cables de guarda de la línea que presente el mayor cruzamiento de altura. En este claro se deben colorar 5 boyas a una distancia de 50 m, tomando como referencia el eje central del cruzamiento. Aquellas líneas de transmisión o parte de ellas que se localizan en un radio de circunferencia de 4 km. tomando como referencia el centro geométrico del área de operaciones del aeropuerto, deben pintarse las estructuras completamente de color 1 blanco y 8 rojo de acuerdo a la especificación CFE L0000-15 en bandas alternadas que contrasten entre sí. El ancho de las bandas debe ser aproximadamente de 1/7 de la altura total de las estructuras.

Fig 1.19. Ancho de la Banda 1/17 de la altura total de la estructura Figura 1.21 Ancho de la banda de 1/17 de la altura total de la estructura.


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CAPITULO II: TIPOS DE ESTRUCTURAS.

TRANSPORTE DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA POR MEDIO DE CORRIENTE ALTERNA. Para transportar económicamente energía a distancias considerables, es necesario que la tensión sea muy elevada. Hasta 20 kV se puede producir directamente en los alternadores, y para mayores tensiones es conveniente servirse de transformadores, porque es difícil asilar los generadores para tensiones tan altas. La tensión de transporte es casi siempre, demasiado elevada para su utilización directa, por lo que es conveniente reducirla, por medio de transformadores, para su distribución a valores convenientes. Hace años que solamente era posible elevar y reducir las tensiones de corriente directa por medio de maquinas con colectores giratorios. El rendimiento de estas no es elevado y se presentaban dificultades, debidas a los colectores, aun para tensiones relativamente bajas. Sin embargo, hasta ahora, la corriente alterna es casi la única que se utiliza para el transporte de energía. (La única excepción es el sistema Thury en Europa) Cuando se trata de potencias considerables, se emplean corrientes polifásicas, que presentan muchas ventajas con relación a las monofásicas. Por ejemplo los motores polifásicos son muchos más baratos y ligeros que los monofásicos a igualdad de potencia y, por regla general, sus características de funcionamiento son mejores. Los rendimientos de los generadores y conmutatrices son mejores cuando funcionan como polifásicos son mucho mayores que cuando lo hacen como monofásicos. De los sistemas polifásicos, el trifásico es el que más se utiliza para las líneas de transporte, aunque no es raro el empleo de la corriente bifásica para distribuciones. La corriente trifásica tiene la ventaja de que, entre todas las polifásicas, es la que exige menor número de conductores, los desequilibrios de tensiones, aun con cargas desequilibradas, no suelen ser graves y para una tensión dada entre conductores y un transporte determinado de energía a una distancia dada y con pérdidas prefijadas en la línea, la corriente trifásica solo requiere el 75% del cobre que se necesita cuando se emplea corriente bifásica o monofásica. Cuando la tensión es tan elevada que exige el uso de transformadores, la energía se produce en general a 6600 o 13200 V, tensiones que no llegan a dificultar el adecuado aislamiento de los generadores, y al mismo tiempo permiten que los conductores del inducido, las barras del cuadro y los conductores intermedios no sean de secciones excesivas. La tensión de transporte se determina principalmente atendiendo a razones económicas. Aunque las tensiones elevadas permiten reducir la sección de los conductores, la economía del cobre, o de aluminio, puede anularse por el aumento de costo del aislamiento de la línea y de sus estructuras de soporte y por el mayor tamaño de estaciones generadores y subestaciones, exigidos por las mayores distancias que deben quedar entre los conductores y entre las barras de cuadro. Un procedimiento burdo de determinación de la tensión de un transporte es el considerar que debe ser de 1000 volts por cada milla (625 volts por kilómetro). Debido al peligro que representa, no suele permitirse que las líneas de alta tensión pasen por distritos muy poblados para llegar a las subestaciones de distribución. La tensión suele reducir a 13.2 y 23 kV en las subestaciones situadas en los límites de la ciudad y luego se hace la distribución por medio de cables subterráneos, o por líneas aéreas en algunos casos, a estas tensiones reducidas.


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Torres para líneas de transporte. Las torres metálicas son estructuras de amplia base, construidas generalmente por cuatro montantes principales, unidos por medio de diagonales de secciones pequeñas. Como están construidas por un número relativamente pequeño de elementos unidos por tornillos o remaches, el costo de mano de obra para el montaje es relativamente bajo. La sección que se da a los motores les permite resistir los elevados esfuerzos de torsión que se producen cuando se rompen los conductores de un vano. Las torres deben asentarse sobre fundaciones de hormigón, lo que es necesario sobre todo si el terreno es pantanoso. Un sistema más económico consiste en remachar placas de asiento a los pies de los montajes y enterrarlos directamente en el suelo. Las torres se transportan desmontadas y el trabajo del montaje se hace en un lugar definido y se confía a brigadas especializadas. Las torres metálicas son las más convenientes como soporte de línea de transporte en el aspecto de resistencia mecánica, seguridad, conservación y duración. Se emplean prácticamente todas las líneas desde 85 kV en adelante. Una forma menos costosa para el soporte para la línea de transmisión es la torre flexible su forma se inspira en el principio de que si las fuerzas de atracción de dos tramos contiguos son iguales, la torres actúa solo como pie derecho que soporta la línea en un extremo, pero no tiene que resistir esfuerzos horizontales. Las torres flexibles son simplemente estructuras en forma de A, Fig. 2.1, previstas para resistir el máximo esfuerzo transversal que pueda presentarse pero no los esfuerzos en la dirección de la línea. Cuando se usan estas torres es preciso disponer de torres de anclaje cada 1500 m aproximadamente, que compensen cualquier desequilibrio de tensiones mecánicas que puedan provenir de la rotura de un cable. Cuando se utilizan aisladores suspendidos se ha de disponer de un cable de tierra de acero, que una cúspide de las torres les dé estabilidad longitudinal. La ventaja de la torres flexibles esta en el hecho que pueden transportarse completamente montadas y se izan con facilidad.

Acot en m.

5.67

C

B

B

3.853.85

7.70

Figura 2.1 Torre flexible en A de una línea de 132 kV.


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Tipos de estructuras. (Torres), utilizadas en México. Las torres o estructuras como se sabe, constituyen el soporte mecánico de las líneas de transmisión; y económicamente hablando, representan la mayor inversión. En México se construyen principalmente de acero o cemento armado, para la subtransmisión y distribución. En algunos países como Canadá, Estados Unidos, Alemania, Suecia, Finlandia, etc., se pueden encontrar las líneas de transmisión con estructuras de madera. Por su tipo, las torres pueden ser principalmente:

Autosoportadas de Celosía (estructurales). Autosoportadas tubulares. Con retenidas.

Torres Autosoportadas de celosía. Las torres Autosoportadas constituyen en México, la mayoría de las estructuras usadas en las líneas de transmisión, en alta tensión. Su nombre se debe a que mecánicamente no requieren de apoyos adicionales para trabajar, con los electos sujetos a los esfuerzos y comprensión, es decir dichos elementos tienden a alargarse o comprimirse debido a carga de conductores aislados y electos externos; como presión del viento, carga por hielo, etc., además del tensionado normal para montaje.

Figura 2.2 Torre Autosoportada de Celosía.

h = altura de los conductores de fase, sobre el nivel del suelo. HT = altura de la trabe. D = distancia entre centros de fase.

TORRE. Las dimensiones de esta torre son variables y dependen de varios factores, como son:

Tipo de terreno, (plano, ondulado, montañoso).

Distancia intercostal (es decir, distancia media entre dos torres adyacentes, también

conocida como claro horizontal).

Función de la torres, lo que determina el tipo que puedes ser.


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Tipo de suspensión.

Tipo tensión.

Tipo remate.

De transposición.

La gran mayoría de las líneas de transmisión usadas en México; son del tipo autosoportadas de celosía, de las llamadas de suspensión. Las torres de tensión se aplican en menor número, para otras aplicaciones como son: cruzamientos y zonas, en donde se requiere obtener una mayor altura de los conductores.

Torres de Remate. Las torres de remate se usan en las llegadas y salidas de subestaciones eléctricas; y pueden ser de suspensión, o de tensión; dependiendo del ángulo de llegada o de la salida de la subestación, preferentemente se usan, de tipo suspensión.

Torres de Transposición. Tienen un diseño similar a las de suspensión; y se usan para alternar la posición, de los conductores de fase de las líneas de transmisión, se aplican pocas en una línea de transmisión y depende en cierto modo de la longitud de las mismas.

Torres Autosoportadas del tipo tubular. Estas torres también son autosoportadas, en el mismo concepto de las tipo celosía; la diferencia está en el tipo de construcción, con ángulos o perfiles si no se usa tubo de acero, lo que hacen que sean más compactas, pero también su costo es superior a igualdad de costos de operación; también se diseñan para trabajar en suspensión o a tensión. Debido a su alto costo su uso está restringido a zonas, donde se tienen problemas de disponibilidad de terreno para construir la línea, y también de estética; es decir se aplican preferentemente a zonas urbanas con diseños compactos, en donde se pueden usar también, aislamientos sintéticos o sea aislamientos no convencionales a base de discos de vidrio y porcelana.

Torres con accesorios de retenidas. Se usan en México con una trabe horizontal, sostenida con uno o dos puntos, que trabajan exclusivamente a compresión, en estas torres, la estabilidad mecánica se asegura por medio de tirantes (retenidas), con la disposición apropiada. A continuación se muestran algunas torres para explicar algunos párrafos anteriores.


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CAPÍTULO III. MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO.

Medición de la resistividad del suelo y resistencia eléctrica en líneas aéreas en construcción. Las mediciones de la resistividad del suelo y resistencia eléctrica de la red de tierras se deben realizar en la época de sequia debida a que son las condiciones más críticas.

Medición de la resistividad del suelo en líneas aéreas para el diseño de la red de tierras. Una vez determinada la posición de la torres y por consecuencia lógica las cimentaciones se procede a ejecutar la medición de la resistividad del suelo, siguiendo el método de los cuatro electrodos o de WENNER. Para estructuras autosoportadas se deben hacer a partir del centro de la base a partir del centro de la base de la torre en diagonal respecto al sentido de la línea, de acuerdo al arreglo “A” representado en la figura 3.1, considerando la medición hacia afuera de las patas 1 y 3 o al arreglo “B” de la misma figura que involucra las patas 2 y 4.

Figura 3.1 Arreglos para la medición de la resistividad del suelo en líneas aéreas para el diseño de

la red de tierras.

La selección de los arreglos A o B debe ser en función de las facilidades del terreno para el indicado de los electrodos verticales. Hay que considerar que en las zonas urbanas las mediciones se realizan en el centro de la base en el sentido de la instalación.


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En cualquiera de los arreglos, se realizan 7 mediciones en cada dirección para hacer un total de 14 mediciones. La primera lectura se debe de hacer con una separación entre los electrodos de 1.6 m, incrementándose en 1.6 m, hasta llegar a 11.2 m. los valores obtenidos se anotaran en un formato y los valores de la resistividad del suelo para diseñar la red de tierras son responsabilidad del diseñador. Las mediciones se deben de realizar manteniendo el electrodo C1 instalado en el centro de la estructura, por lo cual solo variaran de posición de electrodos P1, P2, y C2.

Medición de la resistividad del suelo y resistencia eléctrica en líneas aéreas en operación.

Para la medición de la resistividad del suelo, se debe utilizar el método de WENNER.

En 1915, el Dr. Frank WENNER del U.S. Bureau of Standards desarrolló la teoría de este método de prueba, y la ecuación que lleva su nombre.

Con objeto de medir la resistividad del suelo se hace necesario insertar los 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno, y por el contrario no dependen en forma apreciable del tamaño y del material de los electrodos, aunque sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.

El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos P1 y P2. Estos electrodos están enterrados en línea recta y a igual separación entre ellos. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno es una función de esta resistencia y de la geometría del electrodo.

Figura 3.2 Disposición de electrodos.

En la figura se observa esquemáticamente la disposición de los electrodos, en donde la corriente se inyecta a través de los electrodos exteriores y el potencial se mide a través de los electrodos interiores. La resistividad aparente está dada por la siguiente expresión:


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Donde: P = Resistividad promedio en Ω-m. A = Distancia entre electrodos en metros. B = profundidad de enterrado de los electrodos en metros. R = Lectura del meger de tierra en Ω.

Si la distancia enterrada (B) es pequeña comparada con la distancia de separación entre electrodos (A). O sea A > 20B, la siguiente fórmula simplificada se puede aplicar:

La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno de un radio igual a la separación de los electrodos.

Se recomienda que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para que no sean afectadas por estructuras metálicas subterráneas. Y, que con ellas se obtenga el promedio.

Método de Schlumberger.

El método de Schlumberger es una modificación del método de Wenner, ya que también emplea 4 electrodos, pero en este caso la separación entre los electrodos centrales o de potencial (a) se mantiene constante, y las mediciones se realizan variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos interiores, a distancia múltiplos (na) de la separación base de los electrodos internos (a).

La configuración, así como la expresión de la resistividad correspondiente a este método de medición se muestra en la figura.

Figura 3.3 Método de Schlumberger.

Con este método la resistividad está dada por:

El método de Schlumberger es de gran utilidad cuando se requieren conocer las resistividades de capas más profundas, sin necesidad de realizar muchas mediciones como con el método Wenner. Se utiliza también cuando los aparatos de medición son de baja precisión. Solamente se recomienda hacer mediciones a 90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras subterráneas.


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Perfil de resistividad.

Para obtener el perfil de resistividad en un punto dado, se utiliza el método Wenner con espaciamientos entre electrodos de prueba cada vez mayores. Por lo general, para cada espaciamiento se toman dos lecturas de resistividad en direcciones perpendiculares entre sí.

La gráfica resultante de trazar el promedio de las mediciones de resistividad (R) contra distancia entre electrodos (a) se denomina perfil de resistividad aparente del terreno.

Medición de la resistencia eléctrica de la red de tierras. Se debe realizar una sola medición por estructura. La distancia de instalación de los electrodos verticales de corriente C y de potencia P, deben ser de 75 m y 46.5 m (ver apéndice B). La dirección de la medición se debe realizar de preferencia perpendicular a la línea en cualquier sentido, de no poder realizarla en esa dirección, se puede realizar longitudinalmente a la línea, en el último de los casos en forma diagonal, siempre y cuando no existan contra-antenas instaladas. En el caso de estructuras de deflexión, la medición se debe hacer en la dirección de la cruceta.

Figura 3.4 Esquema de medición de la red de tierra.

La red de tierras es adecuada si la resistencia eléctrica es menor o igual a 10 Ω. En caso contrario se debe verificar y/o mejorar para obtener la resistencia necesaria para la red. Para el caso de estructuras que estén ubicadas en zonas de alta incidencia de descargas atmosféricas o en suelos con resistencia mayor de 300 Ω-m, se debe realizar la medición de resistencia eléctrica a tierras de acuerdo a la medición de resistencia eléctrica a tierra de acuerdo a la medición de resistencia eléctrica de la red de tierras para líneas de transmisión aereas en construccion y al formato 2 (Ver anexo 6).


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Medición de la resistencia con resistividad del suelo de 100 Ω-m. Por lo general cuando la resistividad del suelo es menor de 100 Ω-m, el valor de la resistencia electrica de la red de tierra es menor de 10 Ω, por esta razon se mide la resistencia con equipo de baja frecuencia e hilo de guarda conectado y si esta es menor de 5 Ω, se anota en el formato 3, si la resistencia electrica es mayor a 5 Ω, se identifica el tipo de cimentacion de la estructara y si esta es de concreto, se verifica que las conexiones a tierra se encuentran instaladas, de lo contrario se corrigen y se vuelve a medir la resistencia la cual seguramente dara un valor menor de 5 Ω, lo mas probable es que la medicion se realice de forma incorrecta y tendra que repetirse. Si la resistencia resulta mayor de 5 Ω, se desconecta el hilo de guarda y se vuelve a medir, si el valor es mayor de 10 Ω se debe de mejorar la red de tierra. En caso de utilizar equipo de alta frecuencia, la medicion se realiza sin desconectar el hilo de guarda y si la resistencia es menor de 10 Ω, este valor se anota en el formato 3 (Ver Anexo 7), en caso de que el valor sea mayor de 10 Ω, se debe mejorar la red de tierra.

Medición de la resistencia con resistividad del suelo mayor a 100 Ω-m. La medicion de resistencia con resistividad mayor a 100 Ω-m, se puede realizar utilizando equipo de alta frecuencia (25 kHz) o de baja frecuencia. La medicion de la resistencia con equipo de baja frecuencia, se realiza con el hilo de guarda conectado a la estructura, y si el valor es menor de 3 Ω, se anota en Ω. Si la resistencia medida es mayor de 3 Ω, tendra que desconectarse el hilo de guarda y realizar la medicion nuevamente y en el caso de que se obtenga un valor de 10 Ω, se anotara en el formato 3 (Ver Anexo 7). En el caso contrario si el valor obtenido es mayor a 10 Ω, se anotara en el formato 3 (Ver Anexo 7) y posteriormente se debe corregir la red de tierra deacuerdo a lo establecido en el mantenimiento de las redes de tierra convencionales.

Apéndice A.

Metodo de Wenner o de los 4 electrodos para la medicion de la resistividad del suelo. La medicion de la resistividad del suelo es una forma rapida y practica aunque indirecta de valorar las caracteristicas y condiciones del suelo, ya que esta en funcion del tipo, compactacion, contenido de humedad y sales solubles en los estratos. Es el inverso de la conductividad electrica. Debido a que la humedad del suelo y la temperatura no son constantes, el valor de la resistividad solo es verdadero para el momento de la medicion. Material y equipo.

a) Medidor de resistencia de baja frecuencia, pudiendo ser analogico o digital, el cual debe

cumplir con los requerimientos de la calibracion indicados.

b) Electrodos verticales de acero inoxidable, galvanizado o con revestimiento de cobre

soldado, de 40 a 60 cm de longitud por 6 mm de diametro minimo, con punta en un

extremo.


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c) Cables de cobre aislado para conexión de secion transversal minima de 2 mm con un

caiman en un extremo y, en el otro, la terminal adecuada al medidor de resistencia que se

utilice, siendo la mas común la del tipo banana.

Procedimiento de medicion.

a) Clavar 4 electrodos verticales en el suelo hasta lograr un buen contacto electrico,

dispuestos en linea recta con una separacion uniforme entre ellos. Se recomienda que las

separaciones entre electrodos verticales sean multiplos de 1.6m (1.6m; 3.2 m; 4,8; 6,4 m;

etc.) según se requiera.

b) Se debe procurar que los electrodos verticales queden alineados y verticales, que no

existan huecos alrededor de ellas y que esten clavadas a la misma profundidad (b), sin

extender 16 cm. Para la medicion a 1.6 y 32 cm. Para la medicion a 3.2 m entre electrodos

verticales y asi sucesivamente.

c) Las terminales de corriente de instrumento C1 y C2 se conectan a los electrodos verticales

de los extremos y las de potencial P1 y P2 a los electrodos verticales intermedios como se

muestra en la figura 3.5.

d) Para terrenos secos , se puede humedecer ligeramente el terreno alrededor de cada

electrodo vertical.

e) Si el equipo cuenta con una terminal de tierra (G) debe conectarse a un quinto electrodo o

electrodo vertical, instalado a la mitad de distancia entre electrodos verticales de potencial

(P1 y P2).

f) Efectuar la medicion con ayuda del equipo (deacuerdo a su ionstructivo) y tomar el valor de

la resistencia en Ω.

g) Calcular la resistividad del suelo mediante la siguiente formula

Donde: R = Resistencia medida en Ω. a = separacion entre electrodos en m. ρ= resistividad del suelo en Ω-m π = 3.1416

Para a = 1.6 m. ρ 〜 10 R (Ω-m)

Para a = 3.2 m. ρ 〜 20 R (Ω-m)

h) Los valores obtenidos se ponen en el formato 1 (Ver Anexo 4) para lineas en construccion

o en formato 3 (Ver Anexo 7) para lineas en operación.


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Errores.

Los errores mas frecuentes que se pueden tener durante la medicion se dan en el apendice D.

Fig 3.5 Medición de la resistencia del suelo.

Medicion de la resistencia con resistiviad del suelo. Medicion de la resistencia electrica de la red de tierras para las lineas de transmisión aereas en construcción. Para la medicion de la resistencia eléctrica de la red de tierra, se debe de utilizar el metodo de caida de potencial y su valor maximo aceptable es de 10 Ω. Este metodo se basa en la inyeccion de una corriente de prueba en el electrodo bajo analisis (red de tierras). Se toman mediciones de la tensión a diferentes distancias entre el electrodo bajo análisis E y el electrodo auxiliar de potencial P, el valor representativo de la resistencia se tendra cuando la diferencia entre dos o tres mediciones sea despreciable (vease figura 3.5) El procedimiento para la realización de las mediciones con el metodo de caida de potencial se debe realizar con hilo de guarda desconectado y con un medidor de resistencia de baja frecuencia (aproximadamente 120 a 150Hz) y que la corriente de inyección sea mayor a 1 mA, de acuerdo a lo siguiente: a) Primero se selecciona la dirección en que se realiza y esta, de preferencia, que sea

perpendicular a la linea aerea.

b) Instalar el electrodo auxiliar de corriente C, y su cable asociado en la dirección

seleccionada a una distancia de 75 m del electrodo E.

c) Colocar el electrodo auxiliar de potencia P y su cable asociado en la dirección al electrodo

de corriente, a una distancia de 39 m del electrodo E como lo muestra la figura 3.5.

d) Se realiza la primera medicion de la resistencia del electrodo E, conectando el medidor de

resistencia de acuerdo a la figura 3.5 y las instrucciones del equipo de medición.

Equipo de medición

a a a

a b

C1 P1 P2 C2


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e) La segunda medición se realiza instalando el electrodo P, a 46.5 m del electrodo E y

finalmente la tercera medición se efectua instalando el electrodo P a 54 m del electrodo E.

f) Las tres mediciones corresponden al 52.62 y 72 % de la distancia entre los electrodos E y

C respectivamente y se deben de registrar en el formato 2 (Ver Anexo 6).

g) Se debe de diferenciar que la diferencia entre los valores medidos al 52 y 72 % no sean

mayores al 5% con respecto al valor medido a 62 % (ver formato 2 (Ver Anexo 6)).

h) Si alguna de las diferencias es mayor al 5 %, ver nota del formato 2 (Ver Anexo 6).

i) El valor representativo de la resistencia eléctrica de la red de tierra se considera como de

la lectura realizada cuando el electrodo de potencial se encuentra a una distancia del 62 %

de la distancia entre el electrodo E y C.

j) Si el valor de la resistencia eléctrica de la red de tierras es mayor a 10 Ω debe corregirse

de acuerdo al capitulo 4.

Figura 3.6 Método de medicion de resistencia por caida de tensión.


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Red de puesta a tierra con contra-antenas y varillas.

Figura 3.7 Direcciones preferentes para la medición de la resistencia de la red de tierra.

Apéndice B.

Principio de medición de resistencia eléctrica de la red de tierra. Generalidades.

El objetivo principal es determinar de la manera más simple y practica , el valor de la resistencia entre la estructura de la linea de transmisin y el terreno en que se encuentra. Esta medición se basa en la ley de ohm (R = VI), en la cual no se requiere de la medición de la diferencia de potencial V y de la corriente eléctrica I. Material y equipo.

Voltmetro, amperimetro y bateria (los medidores de resistencia comerciales integran estos

componentes).

Electrodos verticales de acero inoxidable, galvanizado, o con revestimientos de cobre

soldado, de 40 a 60 cm de longitud por 6 mm de diametro minimo, punta en un extremo.

Cables de cobre aislado para conexión de seccion transversal minima de 2 mm cuadrados,

con caiman en un extremo y, en el otro, la terminal adecuada al medidor de resistencia que

se utilice, siendo la más común la del tipo banana. El cable de corriente (mas largo) debe

tener pantalla.


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Principio de medición. Se clavan dos electrodos verticales, llamados tambien sondas o electrodos a ciertas distancias de la pata de la estructura. Se aplica una corriente entre la pata y el electrodo vertical C, y se mide con un ampermétro y la diferencia de potencial se mide con un voltmétro entre la pata y el electrodo vertical P, vease la figura 3.7.

Figura 3.8. Colocación de los electrodos verticales de corriente C y potencial P.

Si el electrodo vertical P se coloca en varios puntos entre la pata y el electrodo vertical C de preferencia en linea recta, se pueden obtener una serie de lecturas de tensión y por la ley de Ohm, se determina la resistencia eléctrica en cualquier punto medido; por ejemplo si la tensión “V” medida entre la pata y el electrodo vertical P es de 3 V, y la corriente aplicada “I” es de 0.3 A; la resistencia eléctrica en este punto es de 10 Ω. Moviendo el electrodo vertical P de la pata de la estructura hacia el electrodo vertical C se puede obtener una serie de valores de resistencia eléctrica, los cuales pueden ser trazados en una gráfica; tal como se muestra en la figura 3.8.

Figura 3.9 Resistencia a diferentes distancias entre el electrodo vertical y la pata de la estructura.

A medida de que el electrodo vertical P se aleja de la pata de la estructura, los valores de la resistencia se van incrementando hasta un punto donde la variacion de la resistencia es relativamente pequeña, si se continua moviendo el electrodo vertical P hacia C, se observaran nuevos incrementos a los valores de resistencia. El valor correcto de la resistencia se encuentra cuando el electrodo vertical P se coloca en el punto de menor variacion de resistencia. Esto es generalmente a un 62 % de la distancia entre el electrodo de tierra (pata) y el electrodo vertical de corriente C lo cual se conoce como la regla del 61.8 %


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Errores. Los errores mas frecuentes que se pueden tener durante la medicin se da en el apendice D.

Apéndice C.

Requerimientos de calibracion de medidores de resistencia de tierra. Los medidores de resistencia de tierra existentes en las areas de CFE, exepto los del tipo gancho, son:

Medidores de baja frecuencia (analogicos o digitales).

Medidores de baja frecuencia (analogicos o digitales).

Los medidores de baja frecuencia (menores de 200 Hz)deben tener una exactitud igual o menor al 2% de la lectura y los de alta frecuencia (igual o mayor de 5Hz) deben ser mejores de 5% y deben de ser calibrados anualmente por un laboratorio de calibracion acreditado a nivel nacional como el LAPEM dentro de la propia comisión. La calibracion de los medidores de baja frecuencia debe de hacerse con resistencias externas de exactitud igual o mejor del 5%, de disipación suficiente. Los medidores de alta frecuencia se calibran con resistencia externas no inductivas de igual o menor al 0.1 %, conectadas entre los bornes E y S del medidor y con un puente entre los bornes Sy H. la calibración de los dos tipos de medidores deben de hacerse para cada una de sus escalas, incluyendo siempre la de 10 Ω. No se haceptan calibraciones realizadas con el propio calibrador del instrumento. Los medidores de alta frecuencia requiere una calibración adicional con el arreglo indicado en la figuar 3.9. entre los bornes E y S se conecta una resistencia de calibración Rc algo menor que la escala completa considerada, en serie con una inductancia de 200 µH. entre los bornes S y H se conecta una resistencia no inductiva de aproximadamente 20 Ω. Se hace la medición ajustando la capacitancia C del medidor hasta obtener la indicación mínima de resistencia. El error en la medición de la resistencia de calibración en serie con la resistencia ohmica RL de la propia inductancia, debe ser igual o menor del 10 % de la escala completa. Esta calibración deben incluir siempre la escala de 10 Ω. La escala minima (3 Ω o menos) no se calibran debido al gran error que tiene. E, S y H son los bornes del medidor correspondiente a estructura, potencial y corriente respectivamente.

Figura 3.10 Conexiones para la calibración adicional de un medidor de tierras de alta frecuencia.


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Apéndice D. Errores frecuentes en la medición de la resistividad y resistencia. Durante la medicion se puede tener errores debidos principalmente a:

a) Que el medidor no funcione o debido a la falta de calibración.

Revisar si la ultima calibracion esta vigente o si hay una indicacion de “uso limitado” o de

“no usarse”, en la compania de calibración pegada al medidor (ver apendice C).

En el equipo se puede verificar el funcionamiento del medidor de la manera práctica

siguiente:

Se conecta una resistencia externa de valor conocido a los bornes del medidor como se

muestra en la figura 3.10 y 3.11 y se hace la medición ajustando la capacitancia C hasta

obtener la lectura minima de resistencia. La resistencia medida debe quedar dentro del ±

10% en los medidores de alta frecuencia, para considerar que el medidor funcione

razonablemente.

La resistencia externa debera ser de carbón, como las que se utilizan en electrónica de

almenos 1W y ± 5% de tolerancia. Su valor se obtiene mediante medicion con un

multimetro (ohmetro) digital de exactitud igual o mejor al ± 1%, realizada preferentemente

en el sitio.

Conviene contar con varias resistencias externas de valores proximo pero menores a las

escalas completas del medidor para hacer una verificacion mas completa en cualquier

caso se recomienda contar con una resistencia externa de 10 Ω.

b) Falso contacto entre el caiman de conexión y la varilla. Limpiar el caiman y la varilla hasta

eliminar la capa de oxido en las superficies de contactos.

c) Baterias de instrumentos bajas. Reemplazarlas por baterias nuevas o en su caso

recargarlas.

d) Algun cable de medicion esta abierto. Verificar la continuidad del cable y si esta abierto

reepararlo ó reemplasarlo.

e) No se ajusto el cero mecánico del instrumentos para eqipo analogico.

Antes de rezlizar cualquier medición, se debe de colocar la aguja en el cero de la caratula del equipo, por medio del tornillo de ajuste.

f) Tomar un valor equivocado del multiplicador de la escala de resistencia para equipo

analogico. Considerar siempre el valor del multiplicador que este indique.

g) Valor fuera del intervalo del instrumento. Realizar una nueva medición humedeciendo

ligeramente y solamente alrededor de cada varilla.

h) La lectura o la aguja no se estabilizan. Exixte mucha interferencia o ruido eléctrico. Medir

en otro sitio cercano donde no haya interferencia, o utilizar un equipo que cuente con filtro

o cambiar la orientacion de la alineación de las varillas o medir en otra ocasión.


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Figura 3.11 Verificación del funcionamiento del medidor de resistividad de baja frecuencia.

Figura 3.12 Verificación del funcionamiento del medidor de resistividad de alta frecuencia.

Apéndice E.

Fabricación de electrodos en campo para sistemas de tierra. Previamente se debe fabricar un armazón de madera de 100 m por lado, utilizando un cuadrado de 25cm. El armazón debe de tener dos crucetas colocadas a 30 cm de cada lado, tal y como se muestra en la figura 3.13.

Figura 3.13 El armazón de madera.

Empezando a 20cm de la parte inferior del armazón, se hará una bobina de cobre de 25cm de diámetro nominal, utilizando para tal fin 6.5m de alambre de cobre de 33.62mm

2 de sección

transversal. La separación entre los devanados de la bobina es de 9cm aproximadamente, de tal


53

manera que se tenga una longitud de 60cm con la finalidad de obtener una distribución uniforme en toda la superficie del electrodo. Adicionalmente se debe fabricar una chaqueta cilíndrica de lamina de acero inoxidable de 33cm de diámetro entre 35 a 55cm. Instalar en el fondo de la cepa de la chaqueta cilíndrica con las agarraderas hacia arriba e introducir la bobina de cobre, procurando que quede centrada (Fig.4.9). Preparar el relleno químico utilizando la mezcla a) o la mezcla b) de acuerdo a lo siguiente: Mezcla a) se requieren 80kg de una mezcla de 75% de yeso, 20% de bentonita y 5% de sulfato de sodio. Agregar la mezcla en el interior de la chaqueta y en el exterior, tierra de la misma excavación. Posteriormente agregar 40 litros de agua al interior de la chaqueta poco apoco, utilizando un tubo para agitar la mezcla. Inmediatamente, retira la chaqueta de acero. Mezcla b) preparar en un recipiente abierto, de preferencia en una carretilla o cajón de madera, de media tonelada (500 kg) de químico intensificador nacional, agregando el agua poco a poco hasta completar 60 litros, tratando de homogenizar la mezcla con una cuchara de albañil. Agregar la mezcla en el interior de la chaqueta y en el exterior tierra de la misma excavación, inmediatamente, retirar la chaqueta de acero. Revisar la conexión de la bobina de cobre a la estructura por medio de un cable conductor que puede ser de cobre o de hilo de guarda de alumoweld o galvanizado. Terminar de rellenar la cepa con tierra de la misma excavación.

Figura 3.14 Capa necesaria para la instalación del electrodo.


54

CAPITULO IV: Procedimiento para el diseño de la red de tierras convencional.

Diseño de redes de tierra convencional. El diseño de la red de tierras para construcción debe ser para obtener un valor menor o igual a 10Ω de la resistencia de tierra medida en campo, tomando como base la resistividad de suelo determinada en la medición de la resistividad del suelo. El calculo aproximado de la resistencia de puesta a tierra de estructuras de lineas aereas tiene la finalidad de servir de herramientas para poder visualizar rapidamente los valores esperados de una configuración tipica. Los elementos basicos en la instalacion de una red de tierras en estructuras de lineas aereas son:

Electrodos verticales.

Contra-antena.

Patas de las torres.

Resistencia de los elementos básicos. Electrodo vertical.

La resistencia de contacto de una varilla (IEEE Green Book) está dada por la fórmula:

------------------(4.1)

Donde:

R = resistencia en Ω. ρ = es la resistividad del terreno en ohm – m. L = es el largo de la varilla en m. r = es el radio de la varilla en m.

Figura 4.1 Esquema de un electrodo de puesta a tierra tipo vertical.

Para efectos prácticos, se pueden simplificar por la relación (4.2), la cual considera que hay muy poca variacionen la resistencia para los diferentes diametros de los electrodos verticales comerciales (13.16 y 19 mm) y para la longitud tipica de 3.05m. Esta poca dependencia del radio, se observa porque dicho radio influye solamente en el punto logaritmico, lo cual requiere muy grandes variaciones para que pueda efectuar en el resultado total.

-------------------(4.2)


55

Contra-Antena (Electrodo Horizontal). Para contra-antenas la longitud L se aplica a la siguiente formula:

-----------------(4.3)

Y simplificando esta formula para L>>r, se tiene que:

-----------------(4.4 a)

Es decir, para la misma longitud de conductor, el conductor horizontal tendra el doble de resistencia que el conductor principal. Para conductores de 6 m de longitud, se tiene:

-----------------(4.4 b)

Esta aproximación es mayor entre el 5 y el 15% al calculado por la formula (4.3). sin embargo cuando se colocan varias contra-antenas, habra efectos mutuos y la resistencia equivalente aumentara respecto al valor que resulta cuando se considera un circuito paralelo de las resistencias de cada contra-antena.

Figura 4.2 Esquema de un electrodo tipo contra-antena.

Patas de la torre o estructuras. Todas las estructuras autosoportadas de lineas de transmisión tienen 4 patas como cimentacion, pudiendo ser que esten embebidas en concreto, conocida como cimentacion de concreto o enterradas directamente en el suelo conocida como simentacion de acero.

Cimentación de acero. Podemos aproximar cada una de las patas, considerando un modelo de un electrodo enterrado con las siguientes dimenciones.

L = 3 m R = 0.01m

Estas dimenciones son muy similares a las torres tipo 1 M1(catalogo de torres 400kV, 230kV y 115kV, 1991(Ver Anexo 1)) y (catalogo de cimentación normalizadas para estructuras 400kV, 230kV y 115kV> 1998)


56

Si consideramos un valor de resistividad de 1200 Ω−m y aplicamos la formula 4.1 se obtiene:

= 241Ω por pata --------------(4.5)

El equivalente de las 4 patas en paralelo nos daria R=214/4 = 60.25. según el reporte (LAPEM CFE) se han medido valores entre 50 y 60 Ω, para resistividades entre 1100 y 1600 Ω-m. Tomando en cuenta diferentes resistividades del terreno, y usando este modelo obtenemos los valores aproximados de la resistencia a tierra de las patas de una torre de linea aerea cuando estan enterradas directamente, sin concreto.

Resistividad.

ρ = 100 Ω-m R’ = 5Ω (4.6a)

ρ = 300 Ω-m R’ = 15Ω (4.6b)

ρ = 500 Ω-m R’ = 25Ω (4.6c)

ρ = 750 Ω-m R’ = 37.7 Ω (4.6d)

ρ = 1000 Ω-m R’ = 50Ω (4.6e)

Tabla 4.1 Resistividad del terreno.

Cimentación en concreto. Cuando las patas de la torre esten embebidas en concreto, se utiliza la siguiente relación obtenida de (IEEE-SM 80 1986) donde esta sumergido que el concreto puede tener resistividades entre 30 y 90 Ω-m, dependiendo del contenido de humedad y las diversas soluciones salinas del suelo.

---------------------(4.7)

Donde: D = Diametro del envolvente de concreto, m. d = Diametro del conductor (equivalente) embebido en el concreto, m. ρc = Resistividad del concreto, Ω-m. ρ=Resistividad del terreno, Ω-m. L = Profundidad del concreto enterrado, m. Si consideramos que la longitud es de 3m, el diametro del conductor es de 0.2m el diametro de concreto que envuelve la estructura de la pata es de 0.7m y la resistividad de dicho concreto es de 100 Ω-m, tenemos:

---------------------(4.8)

Para ciertas resistividades de interes tenemos los valores siguientes de la resistencia a tierra de la torre de linea aerea considerando las 4 patas:

Resistividad.

ρ = 100 Ω-m R’ = 5Ω (4.9a)

ρ = 300 Ω-m R’ = 12Ω (4.9b)

ρ = 500 Ω-m R’ = 19Ω (4.9c)

ρ = 750 Ω-m R’ = 26.8 Ω (4.9d)

ρ = 1000 Ω-m R’ = 35Ω (4.9e)

Tabal 4.2 Resistividad del terreno. Estos resultados consideran 100 Ω-m como la resistivadad del concreto con cierta humedad, sin embargo la reisistividad puede aumentar en caso de disminuir la humedad. Asi que, se debe de tomar conreserva el uso de estas formulaciones en condiciones especiales de poca hidratación.


57

Si comparamos los valores (4.6) y (4.9) podemos observar que la resistencia de las patas embebidas en concreto resultan menores que las enterradas directamente. Esto es debido a que la resistencia del concreto es relativamente baja (en condiciones humedas). Si observamos la relacion (4.7) observamos que la resistencia total esta compuesta en una porcion debida al concreto y otra debida a la resistivadad del terreno.

Cálculo de los electrodos adicionales a las patas de las torres. Para dar el valor especificado de 10Ω de resistencia a tierra de las torres, se requiere una resistencia adicional en paralelo con las resistencia de las patas. Esta resistencia adicional Rad’ se cubrira con la instalaciion de contra-antenas y electrodos verticales, para las resistencias dan (4.6a), (4.6b), (4.6c) y (4.6d) se tiene:

Resistividad.

ρ = 100 Ω-m No requiere electrodos adicionales. (4.10a)

ρ = 300 Ω-m Rad’ = 30Ω (4.10b)

ρ = 500 Ω-m Rad’ = 16.7Ω (4.10c)

ρ = 750 Ω-m Rad’ = 13.6 Ω (4.1d)

ρ = 1000 Ω-m Rad’ = 12.5Ω (4.10e)

Tabla 4.3 Resistividad del terreno. Pero si consideramos despreciable la reducción en la resistencia de la red de tierra de la simentacion de concreto de la estructura y normalizando la separación entre electrodos verticales a 6m, se realiza el diseño para diferentes intervalos de resistividad del suelo.

Para ρ< 100 Ω-m.

Para cimentaciones de acero que no requieren electrodos adicionales y para cimentaciones de concreto se requiere por pata un una contra-antena, de 3m de longitud con un electrodo vertical conectado al final de dicha contra-antena, ya que si el concreto esta muy seco, la resistencia puede aumentar sustancialmente.

Para 100 <ρ<300 Ω-m.

Se propone:

a) Para cimentacion de concreto (vease figura 4.3 a).

- 6 metros de contra-antena en cada pata, 24 m en total.

- 2 electrodos verticales por cada contra-antena, separados 6 m dando un total de 8.

El electrodo vertical mas cercano se debe de instalar en la base y al lado de la cimentacion de concreto.

b) Para cimentaciones de acero (ver figura 4.3b):

- 6 m de contra-antena en cada pata, 24m en total

- 1 electrodo vertical por cada contra-antena dando un total de 4.

El electrodo vertical mas cercano se debe de instalar 6 m de la pata.


58

En el caso de estructurascon cimentaciones en concreto:

- Por cada 6 m de contra-antena (o de un electrodo de 3 m), considerando la formula

4.4b se tiene.

300/3 = 100Ω

- Para 24 m de conductor horizontal.

(100)/(24/4) = 25 Ω

- Para 8 electrodos verticales.

100/8 = 12.5 Ω

- El paralelo de ambos elementos.

Electrodo vertical de 3.05 m.

Figura 4.3a Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 300 Ω-m con cimentacion de concreto.

Figura 4.3b Diseño de red de tierra para resisticidad hasta 300 Ω-m con cimentacion de hacerlo.

Para 300 <ρ<500Ω-m

Se propone:

a) Para cimentaciones de concreto (vease figura 4.4a)

- 12 m de contra-antena en cada pata, 48 m en total.

- 3 electrodos verticales por cada contra-antena, separada 6 m dando un total de 12.



59

b) Para cimentaciones de acero ver figura 4.4b



El electrodo vertical mas cercano se debe instalar a 6 m de la pata. En el caso de estructuras con cimentacion en concreto:

- Por cada 6 m de cada contra-antena (o de un electrodo de 3 m),considerandoo la

formula 4b se tiene.

500/3 = 166.67 Ω


(166.67)/(48/6) = 28.83 Ω

- Para 12 electrodos verticales. 166.67/12 = 13.89 Ω

El paralelo de ambos elementos.

Figura 4.4a Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 500Ω-m con cimentación de concreto.

Figura 4.4b Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 500Ω-m con cimentacion de acero.


60

Para 500 <ρ<750Ω-m

Se propone:

c) Para cimentaciones de concreto (vease figura 4.5a)



El electrodo vertical mas cercano se debe de instalar en la base y al lado de la cimentación de concreto.

d) Para cimentaciones de acero ver figura 4.5b




- Por cada 6 m de cada contra-antena (o de un electrodo de 3 m),considerando la


750/3 = 250 Ω


(250)/(96/6) = 15.63 Ω

- Para 12 electrodos verticales 250/20 = 12.5 Ω


Figura 4.5a Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 750 Ω-m con cimentación de concreto.


61

Figura 4.5b Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 750 Ω-m con cimentación de acero.

Para 750 <ρ<1000Ω-m

Se propone:

a) Para cimentaciones de concreto (vease figura 4.6a)


- 6 electrodos verticales por cada contra-antena, separada 6 m dnando un total de 24.


b) Para cimentaciones de acero ver figura 4.6b)




- Por cada 6 m de cada contra-antena (o de un electrodo de 3 m),considerando la


1000/3 = 333.33 Ω

- Para 48m de conductor horizontal.

(333.33)/(120/6) = 16.675 Ω

- Para 12 electrodos verticales 16.675/24 = 13.84 Ω



62

Figura 4.6a Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 1000Ω-m con cimentación de

concreto.

Figura 4.6b Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 1000Ω-m con cimentación de acero.

Longitud efectiva de contra-antena ante descargas atmosféricas. La caida de tension producida por una descarga atmosferica, se acentua intensamente en las secciones por donde se inyecta la corriente y tiende a disminuir rapidamente hacia las secciones donde avanzara posteriormente dicha corriente. Esta disminución la causa principalmente la inductancia propia del conductor. Al darse dicha distribución de tensiones, la corriente se drenara en mayores cantidades en las primeras secciones del conductor y tender rapidamente a disminuir hacia las secciones mas alejadas del punto de inyeccion de corriente. Como resultado, habra secciones de conductores (las mas alejadas) que practicamente no colaboraran , para la disperción de la corriente al suelo. El punto en el cual estas secciones de conductores practicamente ya no drenaran corriente dependeran de la distribucion de potencial. Esta distribucion estara principalmente definida por el efecto conjunto del frente de onda de la corriente y la inductancia del conductor, asi como la resistividad del terreno. Para calcular la longitud efectiva de una contra-antena se utiliza la siguiente relacion:

------------------(4.11)

Donde: Lef = longitud efectiva, en m. Tf = tiempo de frente, en µs. ρ= longitud del terreno, en Ω-m. La tabla 4.4 y la figura 4.7 ilustran la aplicación de la relación (4.11). Para el diseño o instalación de una red de tierras, no se debe exceder la longitud efectiva de una contra-antena para un tiempo de frente de 5 µs considerando el valor de la resistividad del terreno.


63

tiempo de frente (µs) resistividad (Ω-m) longitud efectiva (m)

3 100 23

3 300 39

3 500 50

3 750 62

3 1000 71

5 100 29

5 300 50

5 500 65

5 750 80

5 1000 92

Tabla 4.4 Longitud de una contra-antena para diferentes valores de tiempo de frente y resistividad del suelo.

Figura 4.7 Longitud efectiva de la contra-antena en función destiempo de frente de la corriente de

descarga atmosférica para diversas resistividades de terreno.

Mantenimiento de las redes de tierra convencionales; actividades. Los sistemas de tierras requieren mantenimiento debido principalmente a: envejecimiento de sus elementos, corrosión de conexiones, cambios en los valores de la resistividad del suelo (debido a condiciones climáticas, agrícolas, etc), vandalismo, etc. El mantenimiento de los sistemas de tierra se realiza en forma periódica considerando las siguientes actividades fundamentales:

Medición de la resistividad del suelo de acuerdo a la medición de la resistividad del

suelo y resistencia eléctrica en líneas de transmisión aéreas en operación.

Medición de resistencia a tierra de las estructuras por el método indicado en la

medición de resistividad del suelo de este trabajo.

Revisión de conexión de cables de guarda a la estructura, bajantes de las patas de

las estructuras a la cimentación y contra-antenas.

Reparación de los sistemas de tierra que presenten daños físicos.

Corrección de la red de tierra.


64

Método de corrección. Las redes de tierra que tengan resistencia mayor a 10 Ω o estructuras que tengan antecedentes de falla por flameo inverso, se deben corregir de acuerdo a la tabla 4.2. Utilizar preferentemente contra-antenas de cable de cobre o acero forrado de cobre donde no se hayan tenido antecedentes de vandalismo y en terrenos con resistividad menor a 100 Ω-m, en caso contrario se debe utilizar cable de acero galvanizado. intervalo de resistividad

(Ω-m)

Diseño de la red de tierra para estructuras figuras

longitud de contra-antena (4 piezas)

numero de electrodos por el contraria-antena

cimentación de concreto

Cimentación de acero

cimentación de concreto


Cimentación de concreto


menor a 100

3 0 1 0 ― ―

100 a 300 6 6 2 1 9A 9B

300 a 500 12 12 3 2 10A 10B

500 a 750 24 24 5 4 11A 11B

750 a 1000 30 30 6 5 12A 12B

mayor a 1000

Diseño especial. ― ―

Tabla 4.5 Correcciones para mantenimiento de redes de tierra. Las contra-antenas deben de conectarse a cada pata de la estructura dispuesta a 45

o con relación

a la trayectoria de la línea. Las contra-antenas deben de alojarse en cepas que tengan una profundidad mínima de 0.5 m, con excepción de los terrenos de cultivo donde la profundidad debe ser de 1.5 m para prevenir daños por implementos agrícolas. Los electrodos verticales deben quedar instalados equidistantemente, conectando siempre un electrodo en el extremo de la contra-antena. En el caso de que no sea posible hincar varillas verticales, se requieren instalar electrodos fabricados en campo de acuerdo al Apéndice E. Todas las conexiones que se lleven a cabo se deben de realizar empleando soldadura de aluminotermia en sitio, utilizando los moldes de grafito de uso rudo y cargas de soldaduras; numero 90 para uniones cable-cable y cable-electrodo vertical y numero 150 para uniones cable-estructura. Para suelo rocoso se deben emplear como material de relleno un químico intensificador de 10 X 10 cm. colocando la contra-antena al centro y terminar el relleno con el material de la misma excavación.

Material a utilizar.

Alambre de cobre con sección transversal de 33.62 mm2.

Alambre de acero recubierto de cobre con sección transversal de 33.62 mm2.

Cable de acero galvanizado de 0.95 cm.

Electrodos verticales de acero recubierto de cobre de 3m X 1.6cm.

Electrodos verticales de acero galvanizado de 3m X 1.6cm.

Soldadura de aluminio No. 90 o 150.

Químico intensificador.


65

Anexos.


66

Anexo 1. Torres y sus Características. (Continuación del Capitulo II).

Figura 1 Dimensiones, Tipo de Torre Autosoportada 400 kV.

Acot. en m

3.50

B B

C CA A

33.2

3

28.2

5

25.0

0

10.0

0

17.9

5

4.2

53.9

8

4.2

5

11.47

7.30 7.30

14.60

22.94

4.17 4.17


67

Figura 2 Dimensiones, Tipo de Torre Autosoportada 115 kV, 1 circuito.

Acot en m.

5.67

C

B

B

3.853.85

7.70

1.15

28.4

0

22.0

0

20.0

0

18.0

0


68

Figura 3 Dimensiones, Tipo de Torre Autosoportada para 230 kV, 2 circuito.

4.50

3.45 3.45

3.45 3.45

3.45 3.45

3.45 3.45

1.5

2.53.50

41.9

0

36.5

0

32.3

0

0.20

0.20

0.20

4.30

5.35

17.7

3

21.9

0

27.3

3

5.92

5.92

2.73


69

Figura 4 Dimensiones, Tipo de Torre Retenida para 230 kV.


70

Figura 5 Dimensiones, Torre Tipo de Remate y Deflexión, 1 Circuito 230 kV Fabricante TOMEXSA.


71

Tabla 1 Características de la Torre Tipo Remate y Deflexión, 1 Circuito 230 kV, Fabricante TOMEXSA.

TORRE 2R1 BS

DISTANCIA (mm), ENTRE PESO NEGRO (kg)

Gal Nominal x 1.035, Extra-Gal x 1.0525

MUESCAS

CEPAS CAPACIDAD

SUELO: 260kg/cm

2

CUERPO SUPE A

CERRAMIENTO

4 EXTENS. IGUALES

4 STUBS CIMINETO

CONCRETO 2kg/cm

2

TOTAL

NIVEL EXT. HORIZONTAL DIAGONAL Z E C D

-8

-1 3888 5499

-

- - -

4049

-

318

-

0 4134 5846 - - - 591 4958

1 4308 6194 - - - 758 5125

2 4226 6542 - - - - -

3 4872 6890 - - - - -

4 5118 7236 - - - - -

5 5364 7586 - - - - -

-4

-1 4872 7934

-

- - -

4977

-

318

-

0 5118 8282 - - - 591 5886

1 5364 8630 - - - 758 6053

2 5610 8978 - - - - -

3 5856 8282 - - - - -

4 6102 8630 - - - - -

5 6348 8979 - - - - -

0

-1 5856 9326

-

- - -

5429

-

318

-

0 6102 9674 - - - 591 6427

1 6348 10022 - - - 758 6611

2 6594 10370 - - - - -

3 6840 9674 - - - - -

4 70186 10022 - - - - -

5 7332 10370 - - - - 7534

4

-1 6840 10718

-

- - -

6667

-

318

-

0 7086 11066 - - - 591 7665

1 7332 11414 - - - 758 7849

2 7579 10748 - - - - -

3 7825 11066 - - - - -

4 8071 11414 - - - - -

5 8317 11761 - - - - 8772

8

-1 7825 11066

-

- - -

7568

-

318

-

0 8071 11414 - - - 591 8566

1 8317 11761 - - - 758 8750

2 8563 12109 - - - - -

3 8809 14457 - - - - -

4 9055 12805 - - - - -

5 9301 13153 - - - - 9773

12

-1 9809 12457

-

- - -

-

-

-

-

0 9053 12805 - - - 591 -

1 9301 13153 - - - 758 -

2 9547 13501 - - - - -

3 9793 13849 - - - - -

4 10039 14197 - - - - -

5 10285 14545 - - - - -


72

Figura 6 Dimensiones, Torre Tipo Suspensión, 1 Circuito 230 kV, Fabricante A.E.S.A.

25

14.5582.0 6.2796.279

30

30

2.5

2.7

2.5

2.7

7.5

7.50

1.5

0.70

16.5

NIVEL +8+0

32.4

6

28.4

6

24.4

6

20.4

6

49.6

6

16.4

6

NIVEL +4+0

NIVEL +0+0

NIVEL -4+0

NIVEL -8+0

3.0

8.0

3.0

VER 2 hoja de herraje


4.2

5.9

40

40

PENDIENTE

DE LA CARA

PENDIENTE DEL

LOMO EN ESPACIO

LOCALIZACION DE

CIMIENTOS

C E D

BASE

CENTROS DE

CEPA

A 1/2 A

1/2 A

EXT -1

EXT 0EXT +1

EXT +2

EXT +3

EXT +4EXT +5

L

23

L

23

1.0

2.3

2.3

189.2

CEPA MINIMA

BAcot. en CM

189.2

236.9

70

236.970

DETALLE

A

DETALLE

CIMIENTO


4.2

DIMENSIONES GENERALES Acot en M


73

Tabla 2, Características de la Torre Tipo Suspensión, 1 Circuito 230 kV, Fabricante A.E.S.A.

TORRE 2C1

DISTANCIA (cm)

PESO EN NEGRO (kg)

GALV. NORMAL X 1.035 EXTRA GALV. X 1.0525

ENTRE PUNTOS "A" ENTRE CEPAS CUERPO SUP.

HASTA CERRAMIENT

O

CUATRO EXTS.

CIMIENTO CONCRETO

2kg/cm2

TOTAL CON EXTS

IGUALES NIVEL EXT A 1/2 A B E C D

0

-1 630 315 446 342 222 462

3801

323

756

4889

0 654 327 462 354 233 474 444 5010

1 677 338 479 365 245 485 609 5175

2 700 350 495 377 275 497 726 5470

3 724 362 512 389 268 509 904 5620

4 747 373 528 400 280 521 1036 5773

5 771 385 545 412 292 532 1207 5658

4

-1 724 362 512 389 268 509

4570

323

756

5779

0 747 373 528 400 280 521 444 5944

1 771 385 545 412 292 532 609 6061

2 794 397 561 424 304 544 726 6239

3 817 408 578 435 315 556 904 6371

4 841 420 594 447 327 567 1036 6542

5 864 432 611 459 339 579 1207 6282

8

-1 817 408 578 435 315 556

5193

323

756

6402

0 841 420 594 447 327 567 444 6567

1 864 432 611 459 339 579 609 6686

2 888 444 627 -470 350 591 726 6862

3 911 455 644 482 362 602 904 6994

4 934 467 661 494 374 614 1036 7165

5 958 479 677 506 385 626 1207 6962

12

-1 911 455 644 482 362 602

5838

323

756

7212

0 934 467 661 494 374 614 444 7329

1 958 479 677 506 385 626 609 7810

2 981 490 694 517 397 637 726 7329

3 1004 502 710 529 409 694 904 7507

4 1028 525 743 552 420 661 1036 7639

5 1051 525 743 552 432 673 1207 7810

16

-1 1004 502 710 529 409 694

6683

323

756

7771

0 1028 525 743 552 420 661 444 7892

1 1051 525 743 552 432 673 609 8057

2 1075 537 760 564 444 684 726 8174

3 1098 549 776 576 456 696 904 8352

4 1121 561 793 587 647 708 1036 8484

5 1145 572 809 599 479 719 1207 8655

20

-1 1098 549 776 576 456 696

7575

323

756

8663

0 1121 561 793 587 647 708 444 8784

1 1145 572 809 599 479 719 609 8949

2 1168 504 826 611 491 732 726 9066

3 1192 596 843 623 502 743 904 9244

4 1215 607 859 634 623 502 1036 9376

5 1238 619 876 646 326 766 1207 9543


74

Figura 7 Dimensiones, Torre Tipo Suspensión, 2 Circuitos 230 kV, Fabricante TOMEXSA.

25

14.5582.0 6.2796.279

30

30

2.5

2.7

2.5

2.7

7.5

7.50

1.5

0.70

16.5

NIVEL +8+0

32.4

6

28.4

6

24.4

6

20.4

6

49.6

6

16.4

6

NIVEL +4+0

NIVEL +0+0

NIVEL -4+0

NIVEL -8+0

3.0

8.0

3.0



4.2

5.9

40

40

PENDIENTE

DE LA CARA

PENDIENTE DEL

LOMO EN ESPACIO

LOCALIZACION DE

CIMIENTOS

C E D

BASE

CENTROS DE

CEPA

A 1/2 A

1/2 A

EXT -1

EXT 0EXT +1

EXT +2

EXT +3

EXT +4EXT +5

L

23

L

23

1.0

2.3

2.3

189.2

CEPA MINIMA

BAcot. en CM

189.2

236.9

70

236.970

DETALLE

A

DETALLE

CIMIENTO


4.2

DIMENSIONES GENERALES Acot en M


75

Tabla 3, Características de la Torre Tipo Remate, 2 Circuitos 230 kV, Fabricante TOMEXA.

TORRE 2R2

DISTANCIA (cm)

PESO EN NEGRO (kg)


ENTRE PUNTOS "A" ENTRE CEPAS

CUERPO SUP. HASTA

CERRAMIENTO

CUATRO EXTS.

CIMIENTO CONCRETO

2kg/cm2

TOTAL CON EXTS

IGUALES NIVEL EXT. A 1/2 A B E C D

-8

-1 - - - - - -

-

-

430

-

0 830 415 586 - - - 1040 -

1 865 432 612 - - - 1302 -

2 - - - - - - - -

3 - - - - - - - -

4 - - - - - - - -

5 - - - - - - - -

-4

-1 - - - - - -

8569

-

430

-

0 971 485 687 - - - 1040 10039

1 1006 503 712 - - - 1302 10301

2 - - - - - - - -

3 - - - - - - - -

4 - - - - - - - -

5 - - - - - - - -

0

-1 - - - - - -

9621

-

617

-

0 1112 556 787 - - - 1229 11467

1 1140 574 872 - - - 1425 11663

2 - - - - - - - -

3 - - - - - - - -

4 - - - - - - - -

5 - - - - - - - -

4

-1 - - - - - -

11128

-

617

-

0 1254 627 887 - - - 1229 12974

1 1289 644 912 - - - 1425 13170

2 - - - - - - - -

3 - - - - - - - -

4 - - - - - - - -

5 - - - - - - - -

8

-1 - - - - - -

12724

-

617

-

0 1395 697 987 - - - 1229 14570

1 1431 715 1012 - - - 1425 14766

2 - - - - - - - -

3 - - - - - - - -

4 - - - - - - - -

5 - - - - - - - -

12

-1 - - - - - -

14490

-

617

-

0 1537 768 1087 - - - 1229 16336

1 1572 786 1112 - - - 1425 16532

2 - - - - - - - -

3 - - - - - - - -

4 - - - - - - - -

5 - - - - - - - -


76

Figura 8. Dimensiones, Torre Tipo Deflexión, 2 Circuitos, 230 kV, Fabricante TOMEXA.

25

14.9962.5 6.4486.448

4.35

30

30

2.5

2.7

2.5

2.7

6.5

6.0

4.5

0.70

16.5

NIVEL +9+0

29.5

29.5

25.5

21.5

17.5

46.7

13.5

NIVEL +4+0

NIVEL +0+0

NIVEL -4+0

NIVEL -8+0

3.7

8.7

1.0

3.0

3.0



5.0

7.1

40

40

PENDIENTE

DE LA CARA

PENDIENTE DEL

LOMO EN ESPACIO

LOCALIZACION DE

CIMIENTOS

C E D

BASE

CENTROS DE

CEPA

PUNTOPUNTO A

A 1/2 A

1/2 A

EXT -1

EXT 0

EXT +1

EXT +2

EXT +3

EXT +4

EXT +5

PUNTO A PUNTO "A"

DIMENSIONES GENERALES

Acat. en m

ANCLA COMIENTOS DE

CONCRETO PARA

NIVELES -8,-4,0,+4,+8

30

220 Tal. 7/16 FTpara conex

a Tierra


77

Tabla 4, Características De La Torre Tipo Deflexión, 2 Circuitos 230 kV, Fabricante TOMEXA.

TORRE 2X2

DISTANCIA (cm) PESO EN NEGRO (KG)

ENTRE PUNTOS "A" ENTRE CEPAS

CUERPO SUP. HASTA

CERRAMIENTO

CUATRO EXTS.

CIMIENTO CONCRETO 2kg/cm

2

TOTAL CON EXTS IGUALES

NIVEL EXT. A 1/2 A B E C D

-8

-1 752 - - - - -

4940

-

241

-

0 786 - - - - - 612 5793

1 821 - - - - - - -

2 856 - - - - - - -

3 890 - - - - - - -

4 925 - - - - - - -

5 959 - - - - - - -

-4

-1 890 - - - - -

5713

-

241

-

0 925 - - - - - - 6566

1 959 - - - - - 612 -

2 994 - - - - - - -

3 1028 - - - - - - -

4 1063 - - - - - - -

5 1097 - - - - - - -

0

-1 1028 - - - - -

6553

-

241

-

0 1063 - - - - - 843 7637

1 1097 - - - - - 956 7750

2 1132 - - - - - - -

3 1167 - - - - - - -

4 1201 - - - - - - -

5 1236 - - - - - - -

4

-1 1167 - - - - -

7541

-

241

-

0 1201 - - - - - 843 8625

1 1236 - - - - - 956 8738

2 1270 - - - - - - -

3 1305 - - - - - - -

4 1339 - - - - - - -

5 1374 - - - - - - -

8

-1 1305 - - - - -

-

-

241

-

0 1339 - - - - - 843 -

1 1374 - - - - - 956 -

2 1408 - - - - - - -

3 1443 - - - - - - -

4 1477 - - - - - - -

5 1512 - - - - - - -

12

-1 - - - - - -

-

-

-

-

0 - - - - - - - -

1 - - - - - - - -

2 - - - - - - - -

3 - - - - - - - -

4 - - - - - - - -

5 - - - - - - - -


78

Figura 9. Dimensiones, Torre Tipo Suspensión de 4 CIRCUITOS, 230 kV, Fabricante TOMEXSA.


79

Tabla 5. Características de la Torre Tipo Suspensión de 4 Circuitos, 230 kV, Fabricante TOMEXSA.

TORRE 2M4 dn

DISTANCIA (mm), ENTRE m3 Vol

EXCAVA-CION POR PATA

PESO NEGRO (kg) Gal Nominal x 1.035, Extra-Gal x 1.0525

PUNTOS "A" EN EXTS. CEPAS CUERPO SUPE

A CERRAMIENTO

4 EXTENSIONES

IGUALES

CIMINETO CONCRETO

2kg/cm2

TOTAL

NIV EXT HORIZONTAL DIAGONAL Z S C D

-8

-1 4594 6497 - - - - -

10799

568

303

11670

0 4778 6757 - - - - - 790 11892

1 4962 7071 - - - - - 980 12082

2 5145 7279 - - - - - 1164 12286

3 5330 7538 - - - - - 1421 12523

4 5514 7798 - - - - - 1633 12735

5 5698 8058 - - - - - 1967 13069

-4

-1 5330 7539 - - - - -

12061

368

303

12932

0 5514 7798 - - - - - 790 13154

1 5698 8050 - - - - - 980 13344

2 5882 9318 - - - - - 1184 13548

3 6066 8579 - - - - - 1421 13785

4 6250 8839 - - - - - 1553 13997

5 6434 9099 - - - - - 1967 14331

0

-1 6066 8579 - - - - -

12982

568

303

13853

0 6250 8339 2400 4784 3086 6481 14.4 790 14075

1 6434 9093 - - - - - 980 14265

2 6618 9359 - - - - - 1184 14469

3 6802 9619 - - - - - 1421 14706

4 6986 9880 - - - - - 1633 14918

5 7170 10148 - - - - - 1967 15252

4

-1 6802 9619 - - - - -

14041

568

303

14912

0 6986 9880 - - - - - 790 15134

1 7170 10140 - - - - - 980 15321

2 7354 10409 - - - - - 1184 15528

3 7538 10600 - - - - - 1421 15765

4 7722 10921 - - - - - 1633 15977

5 7906 11181 - - - - - 1967 16311


80

Figura 10. Dimensiones, Torre Tipo Suspensión, 1 Circuito 230 kV, Fabricante TOMEXSA.

3.5

5

17.0

2.80

5.4

5

2.50 30°

Herrajes (Tipo AH-19)

Herrajes (Tipo AH-18)

NIVEL +9+0

30.9

7

26.9

7

22.9

7

18.9

7

35.2

7

NIVEL +4+0

NIVEL +0+0

NIVEL -4+0

0.70

2.6

71.5

EXT -1

EXT 0

EXT +1

EXT +2

EXT +3EXT +4

EXT +5

2.6

71.5

2.6

71.5

2.6

71.5

10

11.7

100

121.3 PENDIENTE

DE LA CARA

PENDIENTE DEL

LOMO EN ESPACIO

LOCALIZACION DE

CIMIENTOS

C E D

BASE

CENTROS DE

CEPA

CEPA

MINIMA

170

A 1/2 A

1/2 A

B


81

Tabla 6. Características de la Torre Tipo Suspensión, 1 Circuito 230 kV, Fabricante TOMEXSA.

TORRE 2C1

DISTACIA (mm) ENTRE PESO EN NEGRO (kg) GALV. NORMAL X 1.035 EXTRA-GAL. X

1.0252 MUESCAS CEPAS

NIV EXT HORIZONT

AL DIAGON

AL E C D

CUERPO SUP. HASTA CERRAMIEN

TO

4 EXTS. IGUALES

CIMIENTO

ACERO 2kg/cm

2

TOT

AL

-1

-1 4414 6242 3430 2515 4345

3958

449

383

4790

0 4591 6493 3555 2640 4470 555 4696

1 4767 6742 3680 2765 4595 712 5053

2 4944 6992 3805 2890 4720 839 5170

3 5120 7241 3929 304 4844 1058 5399

4 5297 7491 4054 3139 4969 1169 5530

5 5473 7740 4179 3264 5094 1356 5697

-5

-1 5279 7466 4042 3127 4957

4700

485

383

5568

0 5455 7715 4166 3251 5081 604 5687

1 5632 7965 4291 3377 5206 778 5861

2 5808 8214 4416 3501 5331 906 5998

3 5984 8463 4540 3625 5455 1138 6221

4 6161 8713 4665 3750 5580 1270 6353

5 6337 8962 4790 3875 5705 1476 6559

0

-1 6179 8738 4678 3763 5593

5473

496

383

6352

0 6355 8987 4802 3887 5717 607 6463

1 6531 9236 4927 4012 5842 795 6651

2 6707 9485 5051 4136 5966 910 6766

3 6883 9734 5176 4261 6091 1142 6998

4 7059 9983 5300 4385 6215 1273 7129

5 7235 10232 5425 4510 6340 1523 7379

5

-1 7043 9963 5290 4375 6205

6444

522

383

7349

0 7220 10211 5414 4499 6329 632 7459

1 7396 10460 5539 4624 6454 843 7670

2 7573 10710 5664 4749 6579 960 7787

3 7749 10959 5788 4873 6703 1207 8034

4 7926 11209 5913 4998 6828 1303 8130

5 8105 11458 6038 5123 6953 1606 8435

10

-1 7944 11235 5926 5011 6841

7320

562

383

8265

0 8120 11483 6050 5135 6965 664 8367

1 8297 11734 6176 5261 7091 887 8590

2 8473 11983 6300 5385 7215 1013 8716

3 8650 12233 6425 5510 7340 1276 8979

4 8826 12482 6550 5633 7465 1393 9096

5 9003 12732 6675 5760 7590 1698 9401

15

-1 8808 12456 6537 5622 7452

8267

657

383

9307

0 8984 12705 6661 5746 7576 756 9406

1 9161 12956 6787 5872 7702 1050 9700

2 9337 13205 6911 5996 7826 1193 9843

3 9519 13455 7036 6121 7951 1426 10076

4 9690 13704 7161 6246 8076 1567 10217

5 9867 13954 7286 6371 8201 1993 10643


82

Figura 11. Dimensiones, Torre Tipo Transposición, 1 Circuito 400 kV, Fabricante TOMEXA.


83

Tabla 7. Características de la Torre Tipo Transposición, 1 Circuito 400 kV, Fabricante TOMEXA.

TORRE TM

DISTANCIA (cm)

PESO EN NEGRO (kg)


ENTRE PUNTOS "A" ENTRE CEPAS CUERPO

SUP. HASTA CERRAMIEN

TO

CUATRO EXTS.

CIMIENTO CONCRETO 2kg/cm

2

TOTAL CON EXTS

IGUALES

NIV EXT

HORIZONTAL DIAGONAL E C D

-10

-1 5829 8243 5104 3775 6433

11513

-

483

-

0 6174 8731 5448 4019 6677 594 12590

1 - - - - - - -

2 - - - - - - -

3 - - - - - - -

4 - - - - - - -

5 - - - - - - -

-5

-1 7556 10686 6325 4996 7655

12730

-

483

-

0 7901 11174 6570 5240 7899 954 14167

1 - - - - - - -

2 - - - - - - -

3 - - - - - - -

4 - - - - - - -

5 - - - - - - -

0

-1 9283 13128 7546 6217 8876

14133

-

483

-

0 9628 13616 7790 6461 9120 1238 15854

1 9974 14105 8035 6706 9364 - -

2 10319 14593 8279 6950 9608 - -

3 - - - - - - -

4 - - - - - - -

5 - - - - - - -

5

-1 11010 15570 8767 7438 10097

15858

1342

483

17683

0 11355 16058 9011 7682 10585 1475 17816

1 11700 16546 9255 7926 10585 1695 18036

2 12046 17036 9500 8171 10830 2088 18429

3 12391 17524 9744 8415 11074 - -

4 - - - - - - -

5 - - - - - - -

10

-1 - - - - -

-

-

-

-

0 - - - - - - -

1 - - - - - - -

2 - - - - - - -

3 - - - - - - -

4 - - - - - - -

5 - - - - - - -

15

-1 - - - - -

-

-

-

-

0 - - - - - - -

1 - - - - - - -

2 - - - - - - -

3 - - - - - - -

4 - - - - - - -

5 - - - - - - -


84

Figura 12. Dimensiones, Torre Tipo Suspensión, 2 Circuitos 400 kV, Fabricante TOMEXSA.


85

Tabla 8. Características de la Torre Tipo Suspensión, 2 Circuitos 400 kV, Fabricante TOMEXSA.

TORRE 4W2 d5

DISTANCIA (mm), ENTRE

m3 Vol

EXCAVA-CION

POR PATA

PESO NEGRO (kg) Gal Nominal x 1.035, Extra-Gal x

1.0525

PUNTOS "A" EN EXTS.

CEPAS CUERPO SUPE A

CERRAMIENTO

4 EXTENSI

ONES IGUALES

CIMINET

O CONCRETO

2Kg/cm

2

TOTAL

NIV EXT HORIZO

NTAL DIAGONAL

Z S C D

-10

-1 - - - - - - -

-

-

-

-

0 - - - - - - - - -

1 - - - - - - - - -

2 - - - - - - - - -

3 - - - - - - - - -

4 - - - - - - - - -

5 - - - - - - - - -

-5

-1 10010 14156 - - - - -

22184

675

602

23451

0 10284 14544 - - - - - 934 23729

1 10558 14931 - - - - - 1180 23966

2 10832 15319 - - - - - 155 24351

3 11105 15706 - - - - - 1910 24694

4 11379 16092 - - - - - 2462 25348

5 11653 16480 3350 6459 4090 8828 22.4 - -

0

-1 11380- 16094 - - - - -

26332

675

602

27609

0 11633 16480 - - - - - 934 27866

1 11927 16867 - - - - - 1100 28114

2 12201 17255 - - - - - 1565 28499

3 12474 17641 - - - - - 1910 28849

4 12749 18030 - - - - - 2462 29996

5 13023 18417 3550 7094 4584 9604 25.2 - -

5

-1 12749 18030 - - - - -

28746

675

602

30023

0 13023 18417 - - - - - 934 30282

1 13297 18805 - - - - - 1100 30528

2 13571 19192 - - - - - 1565 30813

3 13844 19578 - - - - - 1910 31238

4 14118 19966 - - - - - 2462 31810

5 14392 20353 3700 7729 5113 19345 27.4 - -

10

-1 14118 19966 - - - - -

32697

675

602

33422

0 14392 20353 - - - - - 934 34233

1 14666 20741 - - - - - 1100 34450

2 14940 21129 - - - - - 1565 34560

3 15214 21516 - - - - - 1910 35209

4 15488 21903 - - - - - 2462 35269

5 15761 22269 3860 8364 5677 11051 28.9 - -

15

-1 15488 21903 - - - - -

36187

675

602

33461

0 15762 22291 - - - - - 934 33727

1 16036 22678 - - - - - 1100 33462

2 16309 23064 - - - - - 1565 34521

3 16583 23452 - - - - - 1910 34501

4 16857 23540 - - - - - 2462 35321

5 17191 24227 7958 8999 6206 11792 34.2 - -


86

Figura 13. Dimensiones, Torre Tipo Deflexión, 2 Circuitos 400 kV, Fabricante TOMEXSA.


87

Tabla. Dimensiones, Torre Tipo Deflexión, 2 Circuitos 400 kV, Fabricante TOMEXSA.

TORRE 1B1

DISTANCIA (mm), ENTRE PESO NEGRO (kg)

Gal Nominal x 1.035, Extra-Gal x 1.0525

MUESCAS CEPAS

CAPACIDAD SUELO: 260kg/cm

2

CUERPO SUPE A

CERRAMIENTO

4 EXTENS. IGUALES

4 STUBS CIMINETO

CONCRETO 2kg/cm

2

TOTAL

NIVEL EXT. HORIZONTAL DIAGONAL E C D

-3

-1 3920 5544 2990 1470 4511

2037

170

33

2240

0 4106 5807 3122 1602 4642 319 2389

1 4292 6070 3253 1733 4774 418 2488

2 4478 6333 3385 1865 4905 522 2592

3 4664 6596 3516 1996 5037 660 2730

4 4849 6858 3647 2127 5168 786 2856

5 5035 7121 3779 2559 5290 - -

0

-1 4478 6333 3385 1759 5011

2512

170

33

2715

0 4664 6596 3516 1890 5143 319 2864

1 4850 6860 3648 2022 5275 418 2963

2 5036 7122 3779 2153 5406 522 3067

3 5222 7385 3911 2285 5537 660 3205

4 5407 7647 4042 2416 5668 786 3331

5 5593 7910 4173 2547 5800 - -

3

-1 5035 7121 3779 2152 5405

2876

170

33

3079

0 5221 7384 3910 2284 5537 319 3228

1 5407 7647 4042 2416 5668 418 3327

2 5593 7910 4173 2547 5800 522 3431

3 5779 8173 4305 2679 5931 660 3569

4 5964 8434 4435 2809 6062 786 3695

5 6450 9697 4567 2941 6193 - -

6

-1 5593 7910 4173 2406 5941

3280

170

33

3483

0 5779 8173 4305 2537 6073 319 3632

1 5964 9436 4436 2669 6204 418 3731

2 6151 8699 4568 2800 6336 522 3835

3 6337 8967 4699 2932 6467 660 3973

4 6522 9224 4830 3063 6598 786 4099

5 6708 9487 4962 3194 6730 - -

9

-1 6151 8699 4568 2800 6336

3648

170

33

3850

0 6337 8962 4699 2932 6467 319 4000

1 6522 9225 4831 30063 6599 418 4099

2 6709 9488 4962 3195 6730 522 4203

3 6895 9751 5094 3326 6862 660 4341

4 7080 10013 5225 3457 6993 786 4467

5 7266 10276 5356 3589 7124 - -


88

Anexo 2. Formatos para Mediciones.

FORMATO 1.


89

FORMATO 2


90

FORMATO 3


91

Anexo 3. Índice de Figuras y Tablas.

Capitulo 1. Generalidades.

Índice de figuras Pág. Índice de Tablas. Pág.

Figura 1.1 Vista de un aislador. Tabla 1.1 Resistividad del suelo.

Figura 1.2 Perno de ojo. Tabla 1.2 Valor medio de la resistividad Ω-m.

Figura 1.3 Horquilla y bola larga. Tabla 1.3 características de terrenos y valores resistivos Ω-m.

Figura 1.4 Aislador 13PD. Tabla 1.4 Características del perno de ojo.

Figura 1.5 Aislador de suspensión de porcelana o de vidrio templado.

Tabla 1.5 Características de la Horquilla y Bola Larga.

Figura 1.6 aislador de núcleo sólido. Tabla 1.6 Características del Aislador 13PD.

Figura 1.7 Aislador de porcelana tipo poste. Tabla 1.7 Características Mecánicas del Aislador 13PD.

Figura 1.8 Aislador de porcelana tipo poste. Tabla 1.8 Características de Aislador de suspensión de porcelana o de vidrio templado.

Figura 1.9 Grapa de suspensión. Tabla 1.9 Características mecánicas del Aislador de suspensión de porcelana o de vidrio templado.

Figura 1.10 Suspensión en “V” para dos conductores por fase.

Tabla 1.10 Características del Aislador de porcelana tipo poste.

Figura 1.11 Suspensión en “V” para un conductor por fase.

Tabla 1.11 Características Mecánicas del Aislador de porcelana tipo poste.

Figura 1.12 Suspensión vertical para dos conductores por fase.

Tabla 1.12 Características de la Grapa de Suspensión.

Figura 1.13 Impacto de un rayo en los hilos de guarda.

Tabla 1.13 Características de Suspensión en “V” para dos conductores por fase.

Figura 1.14 Conjunto de tensión a compresión para cable de guarda.

Tabla 1.14 Características de Suspensión en “V” para un conductor por fase.

Figura 1.15 Conjunto de suspensión para cable de guarda.

Tabla 1.15 Características de Suspensión vertical para dos conductores por fase.

Figura 1.16 Características de un pararrayos ideal.

Tabla 1.16 Características del de tensión a compresión para cable de guarda.

Figura 1.17 línea aérea. Tabla 1.17 Características del de suspensión para cable de guarda.

Figura 1.18 integración del derecho de vía. Tabla 1.18 Distancia horizontal mínima de conductores a edificios, construcciones y cualquier otro obstáculo.

Figura 1.19 Estructuras cruzadas.

Figura 1.20. Señalamiento de estructuras y cables de líneas de transmisión.

Figura 1.21 Ancho de la banda de 1/17 de la altura total de la estructura.

Capitulo II. Tipos de Estructuras.

Índice de figuras. Pág. Índice de tablas. Pág.

Figura 2.1 Torre flexible en A de una línea de 132 kV.

Figura 2.2 Torre Autosoportada de Celosía.

Capitulo III. Medición de la Resistividad del Suelo.


Figura 3.1 Arreglos para la medición de la resistividad del suelo en líneas aéreas para el diseño de la red de tierras.

Figura 3.2 Disposición de electrodos.

Figura 3.3 Método de Schlumberger.

Figura 3.4 Esquema de medición de la red de tierra.

Fig 3.5 Medición de la resistencia del suelo.


92


Figura 3.6 Método de medicion de resistencia por caida de tensión.

Figura 3.7 Direcciones preferentes para la medición de la resistencia de la red de tierra.

Figura 3.8. Colocación de los electrodos verticales de corriente C y potencial P.

Figura 3.9 Resistencia a diferentes distancias entre el electrodo vertical y la pata de la estructura.

Figura 3.10 Conexiones para la calibración adicional de un medidor de tierras de alta frecuencia.

Figura 3.11 Verificación del funcionamiento del medidor de resistividad de baja frecuencia.

Figura 3.12 Verificación del funcionamiento del medidor de resistividad de alta frecuencia.

Figura 3.13 El armazón de madera.

Figura 3.14 Capa necesaria para la instalación del electrodo.

Capitulo IV. Procedimiento para el diseño de la red de tierras convencional.

Índice de figuras Pág. Índice de tablas Pág.

Figura 4.1 Esquema de un electrodo de puesta a tierra tipo vertical.


Figura 4.2 Esquema de un electrodo tipo contra-antena.

Tabal 4.2 Resistividad del terreno.

Figura 4.3a Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 300 Ω-m con cimentacion de concreto.


Figura 4.3b Diseño de red de tierra para resisticidad hasta 300 Ω-m con cimentacion de hacerlo.

Tabla 4.4 Longitud de una contra-antena para diferentes valores de tiempo de frente y resistividad del suelo.


Figura 4.4b Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 500Ω-m con cimentacion de acero.

Figura 4.5a Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 750 Ω-m con cimentación de concreto.

Figura 4.5b Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 750 Ω-m con cimentación de acero.


Figura 4.6b Diseño de la red de tierra para resistividad hasta 1000Ω-m con cimentación de acero.

Figura 4.7 Longitud efectiva de la contra-antena en función destiempo de frente de la corriente de descarga atmosférica para diversas resistividades de terreno.


93

GLOSARIO.

Aislador.

Elemento constituido de un material con propiedades dieléctricas, usualmente vidrio, porcelana o resina sintética, designado a mantener independientes o segregadas eléctricamente partes que tienen diferente potencial eléctrico, pudiendo utilizar de forma independiente o en serie.

Área de maniobra.

Área que se utiliza para el pre-armado, montaje y vestidura de estructuras de soporte cuyas dimensiones están en función del tipo de estructura a utilizar,

Aluminotermia.

Proceso por el cual se libera una gran cantidad de calor para fundir una soldadura mediante una mezcla de pólvora y aluminio en polvo.

Bajante.

Es un conductor metálico que conecta al hilo de guarda con la red de tierras en estructuras no metálicas.

Claro.

Distancia existente entre dos estructuras de soporte consecutivas.

Cola de rata.

Conexión entre hilo de guarda y la estructura. Contra-antena (electrodo horizontal) Conductor metálico desnudo enterrado tendido en forma horizontal en una sola dirección, a una profundidad y longitud variable, que debe estar conectado a la estructura, y sirve para drenar corrientes de descargas atmosféricas o de falla.


94

Corriente de descarga.

Es la corriente provocada por un rayo que incide en la línea aérea y que fluye por el sistema de tierras.

Corriente de falla.

Es la corriente alterna que fluye durante una falla de corto circuito de los conductores de la línea de transmisión aérea a tierra.

Derecho de vía.

Es la franja del terreno que se ubica a lo largo de cada línea recta, cuyo eje longitudinal coincide con el trazo topográfico de la línea. Su dimensión transversal varía de acuerdo con el tipo de estructuras con la magnitud y el desplazamiento lateral de la flecha y con la tensión eléctrica en operación.

Electrodo de tierra.

Cuerpo conductor o conjunto de elementos conductores agrupados y en contacto intimo con la tierra y destinados a establecer una conexión con la misma.

Estructura.

La unidad principal soporte, generalmente un poste, torre o marco que soporta los aisladores, conductores y accesorios de una línea de transmisión aérea.

Estructura de madera.

Estructura formada generalmente por pares o tercias de postes de madera.

Estructura de concreto armado.

Estructura formada generalmente por pares o tercias de postes de concreto armado.

Flecha.

Es la distancia medida verticalmente desde el punto más alto del cable conductor hasta una línea recta imaginaria que une sus dos puntos de soporte.


95

Herraje.

Conjunto de piezas metálicas diseñadas para fijar los cables a un aislados o a un soporte.

Línea aérea eléctrica.

Es aquella constituida por conductores desnudos o aislados, tendidos en espacios abiertos y que están soportados por estructuras y postes con los accesorios necesarios para la fijación y aislamiento de los mismos conductores.

Línea eléctrica subterránea.

Es aquella constituida por conductores aislados tendidos por debajo de la superficie del suelo encontrados en ductos de concreto o directamente depositados o enterrados en el terreno.

Línea de subtransmisión.

Es aquella que conduce la energía eléctrica con tensiones entre 69 y 138 kV.

Línea de transmisión.

Es aquella que conduce la energía eléctrica con tensiones de 161 kV o mayores.

Poste de acero.

Estructura tronco piramidal de acero conformada generalmente por secciones empotradas entre si.

Puesta a tierra.

Conectar intencionalmente a la red de tierra estructuras y/o equipos.

Red de tierra.

Conjunto de electrodos y contra-antenas enterrados de un sistema de tierra que drena a tierra las corrientes de descarga atmosférica y de falla, y es un punto de


96

conexión seguro de aterrizamiento para el personal durante maniobras con líneas de transmisión aérea energizadas o desenergizadas.

Relleno.

Aportación de un material diferente al suelo natural en las inmediaciones de los electrodos de tierra.

Resistencia a tierra.

Es la oposición al paso de la corriente eléctrica entre la estructura y un electrodo remoto medida en Ω.

Resistividad.

Es la resistencia eléctrica específica de un material medida en Ω-m. Es la constante de proporcionalidad entre la caída de potencial por unidad de longitud y la densidad de la corriente.

Sistema de tierra.

Es el conjunto de elementos que sirven para drenar la corriente de descarga atmosférica o de falla de las líneas de transmisión aéreas, que incluye:

Hilos de guarda.

Cola de rata.

Estructura.

Conductor de puesta a tierra.

Red de tierra.

Tierra natural o relleno.

Conectores.

Torre de acero.

Estructura formada por un conjunto de perfiles de acero que forman un enrejado.


97

Conclusión. El presente trabajo es un apoyo para el diseño de la red de tierras en torres de transmisión de 400 kV., con un fundamento apoyado en la normatividad, para la aplicación correcta de todos los elementos necesarios para una adecuada protección. Así mismo incrementar la seguridad personal, continuidad del sistema, protección del equipo y confiabilidad de la instalación. Por último aportamos información, recomendaciones y métodos bajo la normatividad vigente nacional para la elaboración de un diseño de tierras que son de gran ayuda para todo aquel que requiera una consulta de este tema.


98

BIBLIOGRAFÍA.

Lara Zúñiga Carlos A. “prueba de electrodos y rellenos para sistemas de tierras de líneas de transmisión (parte 1), LAPEM, CFE. reporte K304413-1996, Expediente K4RP-5006, 30 de abril de 1996. NOM-001-SEDE-2005. Instalaciones Eléctricas (utilización). NOM-022-STPS-2008. Electricidad Estática en los Centros de Trabajo-Condiciones de Seguridad. NRF-011-CFE-2002. Sistemas de Tierra a Plantas y Subestaciones Eléctricas. Especificación CFE. L0000-14 Derecho de vía. Derechos de vía; especificaciones, comisión Federal de Electricidad, 1993 L0000-10. CFE. GPTT, “Catalogo de torres 400 kV, 230 kV y 115 kV” 1991. CFE. CPTT, “Catalogo de cimentaciones normalizadas para estructuras de 400 kV, 230 kV y 115 kV” 1998.


99

Dedicatorias y Agradecimientos.

"A mi madre Ana María Montalvo Zúñiga.

Por estar siempre a mi lado de manera desinteresada, por estar por sobre todas las

cosas, por brindarme el cariño, la paciencia y aguantar mis caprichos de toda la vida,

es algo que solo una madre puede dar. Gracias.

"A mi padre Nahum Hernández Nuricumbo.

Por darme los mejores consejos, el temple necesario para afrontar los problemas, por

transmitirme toda tu experiencia a lo largo de toda mi vida y claro además de ser un

excelente amigo. Gracias.

"A mi maravillosa y futura esposa Adriana María Carrasco López.

Por ser el pilar de mis creencias, de mis logros, de mis fracasos, por ser mi paño de

lágrimas, por ser la mujer que lleno a tope mi alma y claro está por todo lo que nos

falta por vivir juntos. Gracias mi amor.

"A mis hermanas Claudia y Liliana Hernández Montalvo.

Por ser parte de mi vida, por ser parte de mi crecimiento como hermano y más aún por

hacer de mi vida una fiesta. Gracias.

"A mis profesores del Instituto Politécnico Nacional.

Por su ejemplo de profesionalidad que nunca he olvidado. Por hacer más perfecto

aquello en que creo (lealtad, disciplina y humildad).

“Al Futbol Americano del IPN. (Sioux, Búhos, Cheyennes y Burros Blancos).

Por crear en mi un sentimiento de humildad, de carácter, de profesionalismo, de nunca

conformarme, de siempre buscar más, de nunca dejar de luchar, de ser siempre el

mejor en cualquier ámbito en el que me desarrolle. Gracias.

"A Efrén Vitela Arteaga y Jesús Alberto Flores Cruz.

Por ser el ejemplo a seguir, por mostrar liderazgo y por ser parte fundamental del

desarrollo de este trabajo.

"A Mario A. Sánchez Choreño y José Francisco Martínez Frias.

Por contribuir a mí empeño."

A todos muchas Gracias.

Nahum Junior Hernández Montalvo.


100

Dedicatorias y Agradecimientos. “A mí mamá y a mi papá. Que no puede estar conmigo en este día “A mi tío. Por creer en mí. “A mí tía. Por su apoyo diario. “A mí abuelita. Por su atención diario. “A todos mis amigos. Por cada uno de ellos aporto un grano de arena tanto para bien como para mal. “A todos gracias Por su sacrificio, su ayuda y su confianza en este tiempo de renacimiento a un futuro con mayor oportunidad y crecimiento para avanzar en este mundo.

Gracias a todos por su ayuda.

Mario Alberto Sánchez Choreño.


101

Dedicatorias y Agradecimientos.

"A mi esposa María de la luz Ochoa Romero.

Te agradezco por todo el apoyo que me has dado quiero decirte que desde el día que

llegaste a mi vida hemos tenido fracasos y éxitos, y este éxito que he logrado de ser Ing.

Electricista no hubiese sido posible sin todo el apoyo y comprensión gracias por todo. "

"A mi madre Celerina Frías Zamora.

Te dedico este trabajo y este éxito profesional el cual no pude dar en vida, se que donde

estas te sentirás orgulloso de tu hijo Francisco."

"A Marco Antonio García Hernández.

Le agradezco a mi profesor por darme la motivación para seguir avante en mi vida

profesional el cual se ve reflejado en este trabajo. "

"A mis hermanos Andrés y Agustín Martínez Frías.

Les agradezco por todo el apoyo que me brindan y han contribuido para que este trabajo

se vea reflejado en el logro de mi carrera como ingeniero electricista.”

.

"A mis profesores del Instituto Politécnico Nacional.

Por su ejemplo de profesionalidad que nunca he olvidado."

"A Efrén Vitela Arteaga y Wilfrido Silva Espinosa.

Y todos aquellos que hicieron posible la confección y elaboración de este trabajo."

"A Francisco Itzel Martínez Carmona y Hugo De Marcos Miñón.

Por contribuir a mí empeño."

Muchas Gracias

José Francisco Martínez Frías

metodologÍa para el diseÑo de la red de...

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