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de acuerdo a la Reglamentación …
AEA 95201 “Líneas Aéreas Exteriores de Baja Tensión” Edición 2007
Taller de diseño sobre …
2012
LÍNEAS AÉREAS EXTERIORESDE BAJA TENSIÓN
Asociación Electrotécnica Argentina
Verificar condiciones de seguridad Fijar criterios
Objeto
Toma de conocimiento
Mejora futura
Actualizar la incidencia de la sobrecarga exterior
Fijar nuevos criterios de proyecto
Aplicar tecnologías actualizadas
Facilitar Explotación / Mantenimiento
Mejorar la expansión futura
Disminuir el impacto ambiental
Reducir los costos de inversión
Criterios deProyecto
“Aplican a redes Subterráneas de BT”
Tipos de líneas aéreas Aisladas
Convencional
Conforman sistemas de aislación Clase II
Preensamblada
DispuestaConcéntrica
Dispuestas
Tensiones de servicio
LABT 6.1
Aislación de los cables: Preensamblados, unipolares y concéntricos
Según normas IRAM N° 2263; 63002 y 63001
Tensiones máximas: U0 / U / Um (0,6 / 1 / 1,1) kV
De la Red Pública de BT
- Distribución trifásica 3x 380/220 V tetrafilar
- Distribución monofásica 220 V bifilar
- Alumbrado bajo red BT 220 ó 380 V
Criterio Tensión de neutro respecto a tierra alejada
Masas eléctricas (que pueden adquirir potencial)
Permanente presencia de tensión
Bajo condición de falla !!!
Valor máximo 50 V
Criterio Clases de aislación a emplear
Aislación Clase I Básica sobre partes activas. Evita contactos directos
Aislación Clase II - Adicional sobre la aislación básica o formando parte de ella
(aislación reforzada). Previene contactos indirectos si falla la aislación básica
- Debe cumplir requisitos mecánicos para su duración
¿Cuándo la instalación satisface la aislación Clase II?
- Al emplear solo elementos que satisfagan la aislación Clase II
- Cuando los elementos de aislación Clase I se emplean bajo tensión “fase-tierra” menor o igual al 50 % de la tensión de diseño y cumplen requisitos mecánicos para su duración
AP Anexo G
Criterio Aislación Clase II
Ubicación de la postación o columna de alumbrado
Alineada con el “eje o franja” de la arboleda o el alumbrado público existente
A 2 m de la línea municipal. Edificada o no
Pegada a la línea municipal
A no menos de 0,5 m del cordón de la vereda (salvo arboleda o AP existente)
Sobre eje de medianeras
En frentes de más 40 m: poste simple sostén, sin afectar uso y acceso
En esquinas: hasta 1 m dentro del cono de visibilidad, proyección de la línea de ochava. Postes simples sin refuerzo
No deben ser accesibles desde posiciones practicables
Ni facilitar accesos desde la vía pública
5.2
Criterio Seguridad en la Vía y el Espacio Público
Emplazamiento de líneas Dispuestas … sobre fachadas y muros,
con o sin postación complementaria
Alturas y Distancias Laterales (líneas y acometidas)
Desarrollo de líneas ...
- BT por debajo de la MT
- BT por encima del Alumbrado Público o Telecomunicaciones
- Telecomunicaciones por debajo del Alumbrado Público
- Señales (video cable) y Fibras Ópticas no dieléctricas Altura mínima
Flecha vertical máxima, considerando la ...
- Temperatura ambiente máxima, sin viento (Estado Climático I)
- Temperatura máxima del conductor (neutro en línea preensamblada o fases en convencional). Sin viento
- Sobrecarga por hielo
Flecha inclinada … función del Viento (corregido por recurrencia y
rugosidad del terreno)
10 y 11
a) Alturas mínimas en el centro del vanob) El trazado urbano evita el cruce en el centro del vanoc) Obtenibles con postación de madera de 9 m, vanos de 35 a 50 m y aceptable variación de flecha
Sin cruces Con cruces Sin cruces Con cruces
kV
500 14,5 25,6 11,9 20,6220 10,3 17,1 10,2 15,4132 9 12,8 9,7 12,466 8 9,8 9,2 10,433 7,5 7,8
13,2 7,2 7,50,4 6,3TE 6
7,8
6,66,3
ALTURAS LIBRES (sobre avenidas y rutas)
6
Reg. 1973 Reg. 2003/9
m
TensiónNominal
Distancias en Cruces(líneas y acometidas)
Línea de BT (aislada) !!!
- respecto a: LABT existente, desnuda o protegida: 0,3 m
- respecto a: LABT aislada: No se requiere (evitar daños)
- por encima de: LATE o Señales y sus acometidas: 0,3 m
- Respecto a líneas de mayor tensión:
- por debajo de: LATE o Señales y sus acometidas. Sin tensor metálico (o aislado a 1 kV): 0,3 m Solo como caso especial !!
TensiónA líneas existentes
sin crucesCondición de Proyecto
previendo cruceskV
13,2 y 33 1,2 2,466 2,6 3,8132 3,1 5,8220 3,6 8,8500 5,3 14
m
Condicionamientos
climáticos
Zonas ClimáticasA
BC
D
E
Estados Climáticos:
I : Temperatura Máxima sin Viento
II : Temperatura Mínima sin Viento
III : Viento máximo
IV: Viento medio (hielo) con 40 % del Vto. Máx.
V : Temperatura media anual sin Viento
7
¿Son constantes dentro de una misma zona climática?
¿Cuál se puede considerar constante?
¿Carga máxima o última?
¿La de hielo, depende solo del diámetro del “manguito”?
¿Es lo mismo nieve o hielo?
¿Son independientes de la altura sobre el nivel del mar?
Límites Zona A 2.200 m
Zona B 850 m
Zona D 750 m
Cargas mecánicas externas sobre la línea ...
Vientos Básicos
Zona “A” 100 Km/h (27,8 m/s)
Zona “B” 120 Km/h
Zona “C Y D” 130 Km/h
Zona “E” 150 Km/h (41,7 m/s)
Condicionamientos
climáticosVientos Máximoshasta el 2003
7
Condicionamientos
climáticos
22º
24º
26º
28º
30º
32º
34º
36º
38º
40º
42º
44º
46º
48º
50º
52º
72º 70º 68º 66º 64º 62º 60º 58º
56º 54º
Velocidad básica del viento (m/s)
Promedio de los máximos cada 10´
Exposición abierta a 10 m de altura
Periodo de recurrencia 50 años
Considerar la máxima indicada dentro de la cuadrícula geográfica correspondiente, entre meridianos y paralelos.
Vientos Básicos
desde el 2003
7
de 25,5 a 46,5 m/s
Incidencia del viento
Presión dinámica
Pv [daN/m2] = (V [m/s] x Zp)2 / 16
V : Velocidad básica del viento
Zp: Coeficiente por rugosidad del terreno en zonas ...
Urbanas y suburbanas: Onduladas o forestadas. Muchas obstrucciones de alturas no mayores a 10 m. Áreas industriales o suburbios de grandes ciudades. 200 m dentro de la zona 0,72
Rurales: Llanas, poco onduladas. Pocas obstrucciones bajas y dispersas de alturas entre 1,5 y 10 m. Campo abierto, granja o sembrado. Terrenos de aeropuertos 1
Abiertas o frente a espejos de agua: Llanuras planas con obstrucciones de alturas menores a 1,5 m. Fajas costeras, llanuras sin árboles, mesetas desérticas o pantanos. 100 m dentro de la zona 1,18
7
V x Zp Viento máximo de diseño
Variación de Viento básico y Presión dinámica
- 35 % + 25 % + 75 %
Zona climática
Viento básico (Km/h) Reglamentación año 1973 2003/9
A 100 92 126 + 26 %
B 120 101 137 - 16 %
C 130
117 142
D 112 153
E 150 137 167
PVto. PVto. (daN/m2)
Corregida por rugosidad del terreno (daN/m2)
1973 Urbana Rural Despejada
45 21 a 40 41 a 77 57 a 107 - 11 % + 71 % + 138 %
57 26 a 47 49 a 91 68 a 126 - 14 % + 19 %
67
34 a 50 66 a 84 92 a 135
31a 59 60 a 113 84 a 157 - 54 %
90 47 a 70 91 a 134 126 a 187
Cable Preensamblado 3x 95 mm2 Al +1x 50 mm2 AAL
Peso 1,324 Kg/m
Фext 0,039 m
Sección neta del neutro portante 50,14 mm2
Módulo de elasticidad del neutro 6200 daN/mm2
Coeficiente de dilatación térmica del neutro 0,000023 1/°C
Tensiones mecánicas máximas permitidas …
por carga última 0,7 x Tmáx 20 daN/mm2
a Temperatura media anual 0,25 x Tmáx 7,14 daN/mm2
Empleada generalmente … 10 daN/mm2
Cálculo mecánico de líneas
Estados climáticos
Puerto Madryn, pcia. de Chubut Zona Climática “D”
E I t1 = + 35 °C V1 = 0
E II t2 = - 20 °C V2 = 0
E III t3 = + 10 °C V3 = 42,5 m/s
E IV t4 = - 5 °C V4 = 42,5 m/s x 0,4 posibilidad de formación de manguito de hielo
E V t5 = + 8 °C V3 = 42,5 m/s x 0,4 posibilidad de encausamiento del viento
Carga específica vertical a Temperatura Máxima Estado I
Debida al peso del cable por metro …
gV [daN/m mm2] = FVca / Sn
FVca fuerza vertical debida al peso del cable, por metroSn sección neta del conductor neutro portante
gV = 1,324 daN/m / 50,14 mm2 0,0264
g1 = g2 = gV = 0,026 daN/m mm2
Carga específica vertical a Temperatura Mínima Estado II
Afectada por el peso del hielo. Suponiendo un espesor de 5 mm
gVc/hi = [1,324 daN/m + 0,509 daN/m] / 50,14 mm2
g2c/hi = gVc/hi = 0,036 daN/m mm2 (40 % mayor que g2)
Carga específica oblicua con Viento Máximo Estado III
Debida al cable expuesto al viento y a su propio peso …
gHs = FHs/ca / Sn
FHs/ca fuerza horizontal debida al empuje por la presión dinámica del viento
máximo de diseño sobre el cable, por metro
PVto [daN/m2] = (V x Zp)2 / 16
FHs/ca [daN/m] = PVto x Fc x Cf x ØExt.ca x 1 m
Fc factor de carga, reduce el período de recurrencia de 50 a 25 años 0,93Cf coeficiente de presión dinámica, según el diámetro circunscripto
del cable (ΦExt.co), en este caso corresponde 1
gHs = 0,042 daN/ m mm2
g3 = (gV
2 + gHs
2)1/2 = 0,050 daN/m mm2
Carga específica oblicua con Hielo y viento medio Estado IV
Debida al manguito de hielo expuesto al viento, su peso y el del cable …
FHs/ca fuerza horizontal de empuje por la presión del viento correspondiente, por metro
Pvto/hi [daN/m2] = [(0,4 x VBVto) x Zp]2 / 16
gHc/hi = 0,009 daN/ m mm2
g4 = (gV2c/hi
2 + gHc/hi2 )1/2 = 0,037 daN/ m mm2
Carga específica oblicua con Hielo y viento mayor
Debida al manguito de hielo expuesto al viento, su peso y el del cable …
FHs/ca fuerza horizontal de empuje por la presión del viento mayor al 40 % del máximo, por metro
Pvto>/hi [daN/m2] = [(0,8 x VBVto) x Zp]2 / 16
gH>c/hi = 0,034 daN/ m mm2
g4 > = (gV2c/hi2
+ gH>c/hi2 )1/2 = 0,050 daN/ m mm2 (35 % > g4)
g4 > = g3
Condiciones mecánicas de tensado
Para cualquier Estado Climático …
σec3 – A x σec
2 = B
A = σmáx – (geb2 x E x a2 / 24 x σmáx
2) – α x E x (tec – teb)
B = gec2 x E x a2 / 24
donde - geb : carga específica en el estado base [daN/ m mm2]
- gec : carga específica en el estado de cálculo [daN/ m mm2]
- E : módulo de elasticidad real del conductor neutro [daN/mm2]
- a : vano de cálculo [m]
- α : coeficiente de dilatación térmica del conductor neutro [1/°C]
- tec : temperatura en el estado de cálculo [°C]
- teb : temperatura en el estado base [°C](g1 = g2) < g2c/hi < g3 > g4
g3 = g4c>vto.
Determinación del Vano Crítico
ac [m] = δmáx [24 x α x (t3 – t2) / (g32 – g2
2)]0,5
donde …
δmáx tensión mecánica en el estado base de mayor solicitación (≥10 daN/mm2) α coeficiente de dilatación lineal del conductor neutro = 0,000023 1/°C t3 y t2 temperaturas correspondientes por estado climático [°C] g3 y g2 carga específica por estado climático [daN/ m mm2]
Los estados clásicos solicitantes son el de menor temperatura o de mayor
viento (el II y III)
En general en las líneas urbanas de BT el vano máximo es del orden de 36 m, debido a las limitaciones del trazado urbano y los anchos de las parcelas
Vano equivalente
aeq = [ ∑ a3 / ∑ a ]0,5 Tabla de tendido c/ temp. ambiente
Determinación de flecha y peso del hielo
Flecha máxima para cualquier Estado Climático
fmáx. ec [m] = gec x a2 / 8 x σec Sujeción a igual nivel
f0 [m] = fmáx (1 - h / 4 fmáx) Sujeción a distinto nivel
donde - gec: carga específica en el estado base [daN/ m mm2]
- a:vano de cálculo [m]
- σec : tensión mecánica en el estado de cálculo [daN/mm2]
- h: diferencia de altura de sujeción [m]
Peso por formación de manguito de hielo
Fgh [Kg/m] = 578 x (D2 - d2)
D: diámetro exterior del ”manguito” de hielo, en m
d: diámetro exterior del conductor o cable, en m
Tipos de soportes
Postes de Madera - Preservados con sales cupro-arsenicales (CCA) Variantes ? (método Vacío - Presión - Vacío)
- Carga de rotura por diámetro en la cima según norma IRAM 9531
- Punto normalizado de carga: a 0,2 m de la cima
- Coeficientes de seguridad
1,5 para Sostenes alineados de función única y carga última por viento máximo
2 para todas las demás funciones y cargas ultimas
2,2 para todas las funciones por carga última debida a hielo y viento
3 para cruces en suelos agresivos a los elementos ferrosos
8.3
Tipos de soportes
Postes de Hormigón Armado
- Construcción por vibrado o centrifugado Pretensados ?
- Requisitos según normas IRAM 1605
- Coeficiente de seguridad 2
- Flecha en la cima del poste a temperatura media anual
≤ al 3 % de su altura libre
- Carga límite de fisuración, a temperatura media anual
del 40 % de la carga de rotura. Al desaparecer la carga no deben quedar fisuras abiertas
8.3
Soportes de Madera
- Preservados con sales cupro-arsenicales (CCA) Variantes ? (método Vacío - Presión - Vacío)
- Carga de rotura por diámetro en la cima según norma IRAM 9531
- Punto normalizado de carga: a 0,2 m de la cima
- Coeficientes de seguridad
1,5 para Sostenes alineados de función única y carga última por viento máximo
2 para todas las demás funciones y cargas ultimas
2,2 para todas las funciones por carga última debida a hielo y viento
3 para cruces en suelos agresivos a los elementos ferrosos
8.3
Soportes de Hormigón Armado
- Construcción por vibrado o centrifugado Pretensados ?
- Requisitos según normas IRAM 1605
- Coeficiente de seguridad 2
- Flecha en la cima del poste a temperatura media anual
≤ al 3 % de su altura libre
- Carga límite de fisuración, a temperatura media anual
del 40 % de la carga de rotura. Al desaparecer la carga no deben quedar fisuras abiertas
8.3
Soportes Tubulares de Acero
- Requisitos según normas IRAM 2619 y 2620
- Coeficiente de seguridad 1,5 para la carga última
- Flecha en la cima del poste simple, a temperatura media
≤ 3 % de su altura libre. Para el poste doble ≤ 1 %
Es de diseño no de aplicación !!
8.3
¿Y la columna de alumbrado?
Columna Tubular de Acero para luminaria y línea dedicada
Bajo requisitos de la Reglamentación de LABT (AEA 95201)
IRAM 2619
Instalación de los postes de H°A°
Fundaciones simples sin armar
Índice de presión admisible c ≥ 1 daN/cm2 “Método Sulzberger”
Condición a verificar
Cinemática Rotación límite del bloque respecto a la vertical
- función de la relación de momentos Ms/Mb δs = 1 a 1,5 coeficiente del método de cálculo
Ms = b x t3 x (C x t/2) x 0,01 / 36
Mb = CVT x {a/2 – 0,47 [CVT / b x (C x t/2) x 0,01]0,5}
donde: CVT peso total [tn]
C compresibilidad del suelo a profundidad 2 m [tn/m3]
9.2
t [m]
a [m]
b [m]
e [m]
Instalación de columnas de H°A°
Fundaciones simples sin armar
Índice de presión admisible c ≥ 1 daN/cm2 “Método Sulzberger”
Condición a verificar
Cinemática Rotación límite del bloque respecto a la vertical
- función de la relación de momentos Ms/Mb δs = 1 a 1,5 coeficiente del método de cálculo
Ms = d x t3 x (C x t/2) x 0,01 / 52,8
Mb = (π x d4 / 64) x (C x t/2) x 0,01
donde: C compresibilidad del suelo a 2 m de profundidad [tn/m3]
9.2
t [m]
d [m]
e + 0,1 [m]
Fuerzas debidas a la sobrecarga exterior
Por el viento actuante
Fv [daN] = Pv [daN/m2] x Fc x Cf x A [m2]
Fc = 0,93: Factor de carga, coeficiente reductor para una recurrencia de 25 años Cf : Coeficiente de presión dinámica o “de forma”
A : Área de superficie incidida, en función de la dirección
del viento sobre los cables o estructura en particular
Peso por formación de manguito de hielo
Fgh [Kg/m] = 578 x (D2 - d2)
D : Diámetro exterior del ”manguito” de hielo, en m
d : Diámetro exterior del conductor o cable, en m
7
Hipótesis de cálculo
Sostén alineado A1: (Tiro máx c/ Vto. máx
o c/ Vto. e hielo )
Sostén angular B1: (Tiro máx a Temp. mín o c/ Hielo)
B2 = A1
Retención alineada C1 = A1
C2: (1/3 Tmáx c/ Vto. Corresp o c/ Hielo.) [LABT Convencional]
(Δ Tmáx c/ Vto. Corresp o c/ Hielo.) [LABT Preensamblada]
a
TT
R
vv v
V
1/3 Tmáx
V V V
Solicit. a Temp. media
Carga dinámica
8.2
Hipótesis de cálculo
Retención angular D1: (Tiro máx a Temp. mín o c/ Hielo)
D2: (Tiro máx c/ Vto. Máx o c/ Vto. e hielo )
D3: (1/3 Tmáx c/ Vto. Corresp. o c/ Hielo) [LABT Convencional]
(Δ Tmáx c/ Vto. Corresp. o c/ Hielo) [LABT Preensamblada]
Terminal E1 = D1
E2 = D2
Sostén - Terminal F1 = D1
F2 = D2
a
T
T
R
vvv
nb
b
v v
T
v v
T t
V
V
8.2
Hipótesis de cálculo
Retención - Terminal G1: (Tiro máx a Temp. mín o c/ Hielo)
G2: (Tiro máx c/ Vto. Máx o c/ Vto. e hielo )
G3: (1/3 Tmáx c/ Vto. Corresp. o c/ Hielo) [LABT Convencional]
(Δ Tmáx c/ Vto. Corresp. o c/ Hielo) [LABT Preensamblada]
Sostén - Sostén H1 = G2
H2 = G2
VV V V
V
V
V
1/3 Tmáx.
t
V
V
v v
T
8.2
Hipótesis de cálculo
Sostén - Retención I1: (Tiro máx c/ Vto. Máx o c/ Vto. e hielo )
I2: (Tiro máx c/ Vto. Máx o c/ Vto. e hielo )
I3: (1/3 Tmáx c/ Vto. Corresp. o c/ Hielo) [LABT Convencional]
(Δ Tmáx c/ Vto. Corresp. o c/ Hielo) [LABT Preensamblada]
Si en un piquete existe una combinación de funciones distintas a las indicadas, solo
se deben cumplir simultáneamente la máxima cantidad de hipótesis que existan para
una de las funciones, siendo la combinación de ellas por estado cada climático
VV
V
VV V
8.2
v
1/3 Tmáx
VV
V
Cálculo y Verificación de Postes Simples
Sostén Alineado de línea doble terna preensamblada, en área urbana.Ciudad de San Miguel de Tucumán, pcia. de Tucumán
Compararlo con lo exigido en la reglamentación de 1973 … (Viento máximo 100 Km/h y coeficiente de seguridad 2,5)
Datos:
Cable Preensamblado: 3x 95 mm2 +1x 50 mm2 dext 43,3 mm - Peso 1,23 kg/m - Sección portante 50,14 mm2
- Poste de H°A°: dcima 0,16 m (conicidad 15 mm/m) Longitud total 8,5 m -
Rc = 400 daN
- Poste de Madera: dcima 0,12 m (conicidad eucaliptus 5 mm/m)
Longitud total 8,5 m - Rc = 400 daN
- Datos de diseño de línea: Flecha a temperatura media anual = 0,55 m
Altura de sujeción del cable 6,85 m - Vano 40 m
Realizar la ...
- Determinar la carga exterior sobre ambos postes
- Verificarlos a la rotura
- Verificar a la fisuración el poste de H°A°
- Comparar ambos postes
Procedimiento
Sobrecaga exterior: en zona climática A, solo por viento Viento básico Coeficiente por rugosidad del terreno Presión dinámica del viento = (V [m/s] x Zp)2 / 16 =
Coeficientes de forma: para el cable y para el poste Longitud de empotramiento del poste Altura libre del poste Diámetros de los postes en la sección de empotramiento
30,14 daN/m2
1 0,7
= (LT /10) + 0,6 m = 1,45 m
= LT - Le = 7,05 m
DSemp. [m] = DC [m] + Hlp [m] x Vd [m/m] H°A° 0,27 m y Madera 0,16 m
Fórmulas de aplicación (Informativo)
Fcable =
Fposte =
- Cf: Coeficiente de forma: del cable o del poste
- Nc: Cantidad de cables
- co: Diámetro exterior del cable preensamblado o fase convencional [m]
- Lvi y Lvd: Longitud de los vanos a izquierda y derecha del piquete [m]
- Hsco: Altura de sujeción del conductor [m]
- fmed: Flecha vertical a temperatura media anual [m]
- Hlp: Altura libre del poste [m]
- Hl: Altura libre del poste expuesta al viento [m] (igual a Hlp salvo sup. plana)
- c: Diámetro en la cima del poste [m]
- b: Diámetro en la sección de empotramiento del poste [m]
)2,0(6
)2(2
+
Hlpx
bcxxPvxCfxHl ff2,0
)3
()22
(
+
Hlp
fmedHscox
LvdLvicoxPvxCfxNcxf
f
ff
Fuerza total referida al punto normalizado de carga
Carga externa 117 daN para H°A° y 112 daN para Madera
Verificación del poste de Madera a la flexión Cseg x Ftotal referida= 2 x 151 daN = 302 daN < 400 daN Verifica
Verificación del poste de H°A° a la flexión Cseg x Ftotal referida= 2 x 154 daN = 308 daN < 400 daN Verifica
Verificación del poste de H°A° a la fisuración 234 daN ≤ (400 daN x 0,4) = 160 daN No Verifica
Compuesta con el desequilibrio del 10 % del tiro con vto. máx. 154 daN para H°A° y 151 daN para Madera
Postes requeridos por la edición ´73 (para PV = 48 daN/m2)
Madera Cseg x Ftotal referida = 2,5 x 205 = 513 daN 448 daN > 400 daN No verificaba a la rotura pasar a dC = 0,14 m R 600 daN
H°A° Cseg x Ftotal referida = 2,5 x 212 = 530 daN 468 daN > 400 daN No verificaba a la rotura pasar a R 600 daN
Con la actual reglamentación y materiales normalizados …
… ¿Qué coeficientes de seguridad reales hemos aplicado?
Sostén de madera Exigido 2 Real a la rotura 2,6
Sostén de H°A° Exigido 2 Real a la rotura 2,6
Real dentro del límite elástico 2
Conclusiones
Posibilidad de minimizar la ocupación del espacio público
Utilización compartida de postes con otros servicios
Agregando uno o dos cables de Telecomunicaciones o Video Cable
Øco = 13 mm Ftotal = 25 daN
Øco = 31 mm Ftotal = 63 daN
En Madera Cseg x Ftotal = 2 x (112 + 25 + 63) daN = 400 daN = 400 daN
En H°A° Cseg x Ftotal = 2 x (117 + 63) daN = 360 daN < 400 daN
por fisuración (82 + 26) daN = 108 daN < 160 daN
Conclusiones
El poste de Madera por su gran elasticidad, brinda el 66 % de su carga de rotura.
Debido a su fisuración, brinda solo el 40 % de su carga de rotura.
El coeficiente de seguridad real a temperatura media anual es 2,5.
Para funciones de terminal, desvío o retención con cargas desequilibrantes permanentes, requiere el empleo de refuerzos. Riendas o contrapostes.
El poste de H°A° por su baja elasticidad, brinda solo el 50 % de su carga de rotura. El coeficiente de seguridad coincide con su límite elástico (2).
A mayor carga aparecen deformaciones permanentes.
Cálculo de un Terminal con RiendaFN (daN)
Tg a = hTer. / dSep
d
h
α
FR = (1+ Tg2 a)0,5 x F (daN)
FP = FN x Tg a (daN)
Coeficientes de seguridad
A 2B 2,5C 3D 3,7 (al pandeo)E 4F 1,7 (al corte)G 1,4 (al vuelco)
A
B
C
D
E
F
G
Resumen Solicitaciones exteriores
Fv [daN] = Pv [daN/m2] x Cf x Fc x A [m2]
Pv [daN/m2] = (V [m/s] x Zp)2 / 16
Viento
?
2v
2hc FFgFpP ++R2009/ R1973
Variación [%] = Gran Bs. As.
Fgh [daN/m] = 578 [daN/m3] x (D2 - d2) [m] x a [m]
Hielo
Repotenciación de líneas existentes
El sobredimensionado existente permite …
Aumentar la sección de los cables
Incorporar otra terna (como nuevo alimentador)
Reubicar centros de transformación aéreos
Compartir la postación con otros servicios (TE / AP)
Retirar o reubicar postación
Instalar fibra óptica a nuestro servicio
Absorber las modificaciones urbanas y pedidos de frentistas
Disminuir …• los costos de adecuación e inversión• el impacto ambiental
Variación de flecha en las líneas compartidas(Informativo)
Respecto de una avenida
Ltotal poste = 9 m
6,6 m
6,3 m6,0 m
BT TE VC
Mantener una altura de cruce segura
7,25 m
6,65 m
6,35 m
Empleo compartido de la postación de BT
TE
VC
VC
Postación compartida con Telecomunicaciones y/o Señales
- Cables apantallados o de fibra óptica (dieléctrica o no)
- Tensores portantes metálicos puestos a tierra, o de material sintético
- Refuerzos para estructuras por servicio y sobre el eje de la traza
- Posición: superior BT o AP, media TE e inferior VC
- Acceso a todas las acometidas
- Evaluación de sobretensiones atmosféricas y paralelismos
- Puestas a tierra de protección y servicio, separadas por plantel
Seguridad respecto a otros servicios distribuidos
En montaje, explotación y operación
Emplear cables y conectores aislados Emplear materiales según normas IRAM o IEC
Evitar masas eléctricas expuestas al alcance simultáneo de las manos o lograr condiciones de equipotencialidad
Evitar la transferencia de potenciales a usuarios u otros servicios
Tecnología de líneas
Ocupación del poste - 50 %
Conexiones sin aislar ? No !!
Bajo las mismas condiciones que el cable de línea, cumpliendo los requisitos de simple o doble aislación
CONECTORES A PERFORACIÓN DE AISLACIÓN“a dientes” cumplen aislación Clase II
16
5.8.1
Conector a “cuña elástica liviana”
Conector a “cuña elástica liviana”
Empleo en cruces de calle
Portafusible aéreo en derivación de acometida
Interruptor en caja de medidor
Conector “a cuña”Conector “a cuña rígida”
Conector “a cuña rígida”
Conector “a cuña rígida”
Conector “a cuña elástica”
Conector “a cuña elástica”
Conector tipo “H”
Herramienta manual para compresión de conectores tipo “H”
Con matrices fijas incorporadas
Con indicador de desgaste
CTR
Distribución BT
R
T
PEN
S
Alimentación MT/BT
PAT en Centros de Transformación MT/BT
MASAS ELÉCTRICAS
SOBRETENSIÓN POR FALLA DEL AISLAMIENTO MT/BT
En un centro de transformación MT/BT bajo falla desde la MT se debe limitar el potencial transferido al neutro de BT, respecto de una tierra lejana.
Como la red de distribución es extensa y en vía pública, aún con las tomas de tierra de protección y servicio separadas Hay riesgo no despreciable de falla directa entre MT y BT.
Debe comprobarse el valor de la resistencia eléctrica de puesta a tierra total del neutro distribuido de BT. Siendo que la …
RPAT total del Neutro BT ≤ [URig. Dieléc. BT (50 Hz) – U0] / Imáx. Falla desde MT
donde
URig. Dieléc. BT (50 Hz) 2 x U0 + 1000 V 1500 V
U0 220 V
Imáx. Falla desde MT de 300 a 1000 A
Condición de falla no impulsiva a 50 Hz
PAT Separada
PAT Unificada y equipotencial
A 50 Hz
PAT Unificada
A 50 Hz y bajo impulso
PAT Separada en Centro de Transformación Aéreo
RT > 1 Ω
a) Ante descargas atmosféricas en MT
b) Ante sobretensiones en BT
c) Ante fallas a masa desde MT
d) Ante desequilibrios de carga en BT (150 A)
MT
BT
Tensión sobre aislación de LAMT
RT ≤ 40 Ω
?
Suficiente 20 m
15.6
PAT Unificada en Centro de Transformación Aéreo
a) Ante descargas atmosféricas en MT
b) Ante sobretensiones en BT
c) Ante fallas a masa desde MT
d) Ante desequilibrios de carga en BT (150 A)
RT ≤ 1 Ω
MT
BT 15.6
IRAM 1605 y 1585
SECCIONADOR FUSIBLE NH - BAJO CARGA
10 Ohm
0,8 m
> 20 m
0,8 m
MRT
MRT - Transformador de Suministro MT/BT
12 m
Napa de agua permanente
Tomas de tierra en líneas de distribución de BT
De protección
Destinada a masas normalmente sin tensión (masas eléctricas)
- Controla y mitiga posibles tensiones permanentes y peligrosas
- Con aislación Clase II no se requiere
De servicio
Destinada a referir a tierra el potencial del neutro del sistema, a lo largo de la línea, cumpliendo ...
En situación de falla:
- Tensión en las fases sanas: ≤ 1,15 x U0 ≤ 250 V
- Potencial de neutro respecto a tierra alejada: ≤ 50 V permanentes
15.1.1
15.1.2
Puestas a tierra en la línea de distribución de BT
De estructuras y neutro en su recorrido ...
- Con aislación Clase II solo el neutro debe ser conectado a
tierra (en el recorrido, seccionamientos y extremos de línea)
- Las masas eléctricas que no pertenezcan a un sistema de
aislación Clase II, deben ser conectadas a una toma de tierra
15.7
Ningún punto del conductor de neutrodebe estar a más de 100 m
de su PAT más lejana
Distancia entre tomas de tierra del neutro de línea(IEC 60364 - 4 - 41)
La corriente de actuación de la protección de línea es …
IaZlf
Uodonde ZcnZcfZlf +
IaxZcnV ³50
xZcnZlf
UoV ³50
.5segt £
50 V
L ≤ 200 m
50 V
ZcnxZlf220 V
V ³50 23,0£ xZlf
L ≤100 m
Limita el riesgo de contacto indirectoLimita el grado de exposición
Criterio Esquema de conexión de tierras TN-C
En el desarrollo a nivel de la línea
Rfalla despreciable
Transferencia de potenciales
Transferencia de potenciales
“TT” ?
Seguridad en los puntos de Suministro
Cajas y gabinetes: Metálicos o de material sintético (integros)
Grado de protección: IP 43 según IRAM 2444
Con cierre especial
Cañería al Tablero Principal del usuario de material sintético Sin continuidad galvánica
Distancias a instalaciones de gas:
• 0,5 m para cerradas• 0,3 m para ventiladas
Si es metálico: ¿Se conecta el neutro a las masas eléctricas? …
… ¿Se conecta una puesta a tierra local a las masas eléctricas? …
… ¿Se conecta el neutro y la puesta a tierra a las masas eléctricas?
17
Criterio Esquema de Conexión de Tierras TT
Se debe emplear Interruptor Diferencial
PUESTA A TIERRA DE SERVICIO Y
PROTECCIÓNDE LA RED DE BAJA TENSIÓN
PUESTA A TIERRA DE
PROTECCION DE PUNTO
DE SUMINISTRO
V
Criterio Esquema de Conexión de Tierras TN-S
En los Puntos de Suministro
VN
PUESTA A TIERRA ADICIONAL EN EL PUNTO
DE SUMINISTRO Y MEDICIÓN
Esquemas de conexión de Tierras
Para redes con neutro transportado y rígido a tierra …
“TN-C” en el desarrollo a nivel de línea. Sobre envolventes
metálicas (masas eléctricas) fuera del alcance de las personas
“TT” sin aplicación. Requiere protección por corriente residual
Interruptores diferenciales !!
“TN-S” en las conexiones a consumos con envolventes metálicas.
Masas expuestas al alcance de las personas puntos de suministro de energía (pilares o equipos para otros servicios distribuidos en vía pública)
6.2
PAT en los puntos de Suministro
Condiciones a cumplir
Si se verifican las condiciones de aislación Clase II
Ningún requisito adicional
Si son metálicos o con partes metálicas expuestas - Las masas eléctricas, en forma equipotencial, se conectan al neutro de la acometida y a una PAT de toma local
- La cañería vinculada con el Tablero Principal del usuario debe ser de material sintético
Si no se conecta el neutro de línea a las masas eléctricas …
El tiempo de actuación de la protección, en función de la corriente de falla a través de la resistencia eléctrica perdurable de la PAT local, no debe superar los 5 seg.
Protecciones eléctricas en PSM de BT
Ufalla línea < Ufalla acometida <<< Ufalla punto de suministro
Las fallas a neutro, en línea y acometidas, son despejadas por la protección de la línea hasta un cierto alejamiento
Las fallas a tierra, en línea, acometidas y puntos de suministro, no son en general despejadas por la protección de la línea
RMín= x
RPAT Total = x
RpatPSM
RpatCT
RpatPSM + RpatCT £ )56,0/4,2(63*)3,6/45,1(
220
*)3,6/45,1( A
V
Inp
Uo
Puesta a tierra local y equipotencialidad
PEN
PotencialMáximo
Permanente ≤ 50 V
Rpat local
Tensiónde
Contacto< 50 V
PotencialMáximo
Permanente >> 50 V
Criterio Distribución del potencial
en dispersor vertical (jabalina)
UC ≈ 0,5 x UcoUc = Uco x Rch / (Rch + 1,5 s)
¿Cuántovale Ue?
UE = Uco ≤ 50 V(elevación del potencial permanente del neutro respecto a tierra lejana)
Rch incluye (Rcalz. + Rcont.)
Carga
PAT ?
Med.
PENLocal
¡Al cumplir requisitos especialespara la PAT del neutro!
¡Las acometidas deben serconcéntricas o preensambladas!
Caja metálica
Evolución del diseño del Punto de Suministro
CargaEPM
Clase I con neutralización y PAT local
Mejora el control de la tensión de contacto
y el potencial permanente
del neutro respecto a tierra alejada
Clase I con PAT local
El posible potencial de contacto queda
flotante. Asume valores
respecto a la red e instalación del usuario. Aumenta el grado de exposición.
CargaEPM
PEN
CargaEPM
Clase II
Seguridad intrínseca. De origen o al
reciclar instalaciones.
Deben conectarse a neutro las masas eléctricas interiores.
Protecciones eléctricas Puntos de Suministro
Protección eléctrica de la acometida e instalación
- Debe actuar ante fallas propias o no despejadas del consumo
- No debe ser operable para interrumpir la alimentación
- No es considerada como “límite de suministro”, para corte y separación galvánica de la instalación del usuario
- Reconexión a voluntad del usuario, no automática
- Intensidad nominal relacionada a la potencia del suministro
- Debe actuar en un tiempo máximo de 5 segundos
Criterio de ubicación en la acometida - En la derivación desde la línea - En el punto de suministro
17
Limitadores del consumo
¿Cómo le brindamos Seguridad a la Acometida?
IRAM
Por las condiciones de instalación ...
- Retención mecánica en ambos extremos, en el piquete o “al vuelo”
- Tracción mínima a resistir en la retención 50 daN
- Alturas definidas sobre calles distritales, veredas y solados, en función del punto de retención sobre fachada o en pilar)
- Sin atravesar áreas clasificadas por explosión o incendio
- Longitud relacionada con el tiro máximo (≤ al 70 % de Crotura)
- Sin empalmes intermedios (en instalación o reparación)
- Con bloqueo al ingreso de agua (en la conexión e instalación)
PENPE+N
Por las protecciones eléctricas ...
• Ante sobrecarga: no es exigida, pues el consumo es acotado• Desconexión ante cortocircuitos, por corriente presunta• Debe existir protección en los consumos• El neutro debe ser considerado un conductor
11
Diseño eléctrico de la Acometida
Determinar la corriente mínima de falla monofásica
Seleccionar la protección eléctrica para Tmáx.= 5 s
Determinar la corriente máxima de falla monofásica Presunta
Verificar la exigencia por energía específica (I2 t)• del cable• de la protección
Verificar el alcance de la protección de línea, por falla monofásica
Verificar posible …• cobertura por protección de línea (Vneutro= f(t))
• selectividad con la protección del usuario
¿Que sección? / ¿Qué material? Costo y Pérdidas técnicas !!
Protecciones eléctricas Línea de distribución BT
Ante sobrecarga, no es exigida pues …
- Fusible de alta capacidad de ruptura (tipo NH)
- Relé electromecánico o electrónico (Verificación periódica !!!)
- Actuación por solicitación permanente o semi permanente
- Criterio aplicado Itrab. ≤ 0,7 x Inom. por reserva disponible
Ante cortocircuito
- Se diseña para el nivel de máxima corriente presunta
- Los fusibles deben actuar con seguridad y selectivamente ante fallas
alejadas (con bajas corrientes de falla)
- No se debe superar la temperatura máxima admitida por los fusibles, los cables de línea y la integridad de la acometida
Protecciones eléctricas Externas a la línea BT
Selectividad
Falla no despejada del usuario por su propia protección: incide en la red de distribución, afecta su Calidad de Servicio y lleva a futuras penalizaciones
Sobretensión atmosférica
- Por coordinación de aislación el sistema 380/220 V es Categoría IV y debe resistir una tensión de Impulso de 6 kV
Al ser físicamente de aislación Clase II, pasa a resistir 10 kV, que lo lleva a satisfacer a un sistema 660/380 V
- Ante una sobretensión por impulso atmosférico, la red protegida no
debe superar una tensión residual total mayor de 6 kV - IRAM 2377
- Segúnnorma IEC 60364 -4 -443: “Hasta 25 días de tormentas con actividad
eléctrica por año, no se requiere protección” relación técnica-económica
Protecciones eléctricas
Se debe verificar que el potencial permanente del neutro respecto de tierra alejada cumpla el máximo exigido
Las fallas a tierra de protección en la instalación de un PSM neutralizado, son despejadas por la protección de la línea hasta un alejamiento mayor
≤ 50 V
S
Uso´
Uso
O´
O
R
T
Protecciones eléctricas
RPAT CT = 1 a 40 Ω
RPAT N ? Ω £
¿Si la resistividad del suelo toma valores elevados?
¿Modifico la
instalación para eliminar la UC?
¿O mejoro
las condiciones del suelo?
RPAT total
x Ω
≤ 50 V
Mejoramiento de las puestas a tierra
Puestas a tierra RPAT total del Sistema = f (ρ)
Uc = Uco x Rc / (Rc + 1,5 )
ρ = 15 Ωm Uco x 0,98
ρ = 250 Ωm Uco x 0,73
33
Rc
Uco
Tensión de Contacto
Puestas a tierra RPAT total del Sistema = f (ρ)
Resistencia mínima de contacto a tierra Valor mínimo de resistencia eléctrica de contacto a tierra, de partes
conductivas extrañas (columnas de alumbrado, cartelería, señalización, estructuras, etc.) no conectadas al conductor de neutro y a través de las cuales una falla entre fase y tierra pueda ocurrir
En función de la resistividad del terreno
RPAT Total = 2
Resistencia eléctrica total de la PAT del neutro del sistema Valor de resistencia eléctrica de todas las tomas de tierra del conductor
de neutro en paralelo, en todo el sistema interconectado
50
50
£
UoRmin
Rpat
IEC 60364 - 4 - 41
RMín.= 7
= 15 m
14.1
Puestas a tierra RPAT total del Sistema = f (ρ)
!!!
Resistencia mínima de contacto• Método estadístico de mediciones en instalaciones en la vía pública
• Mediciones sobre jabalina normalizada de 2 m de longitud, cada 400 m
• Cálculo de resistencia de PAT en función a la resistividad del suelo, cada 400 m
14.1
10 15 20 25 30 35 40
1,5 7,12 5,6 8,4 11,1 13,9 16,7 19,5 22,33 3,9 5,9 7,9
4,5 2,8 4,1 5,5 6,96 2,2 3,2 4,3 5,4 6,4 7,5
Largo dejabalina
(m)
Resistividad del Suelo (Ωm)
Puestas a tierra RPAT total del Sistema = f (ρ)
Ejemplo de aplicación …
Valores relativos de resistencias eléctricas de puestas a tierra de servicio, en un sistema de distribución de BT a desarrollar en la provincia de San Juan. Considerando una resistividad promedio del suelo de 250 Ωm.
Basados en mediciones sobre jabalinas de 2 m de longitud, cada 400 m en el desarrollo de la red ... el diámetro de la jabalina se desprecia.
1
4
2 r
xlLnx
xlxRmin
137,4
2 m 50
50
£
UoRmin
Rpat
Rpat 40,4
Medir, terminar de hincar bajonivel de suelo
y conectara neutro
RPAT Med. (Ω)
La resistencia eléctrica de la puesta a tierra total del neutro asumido como conductor de seguridad PEN y manteniendo el
parámetro exigido de seguridad respecto a su potencial,es función de la resistividad eléctrica del suelo
Según norma IEC 60364 - 4 - 4150
50
min £
UoR
Rpat
Parámetro de seguridad V permanente de neutro ≤ 50 V
Bs. As. / La Pampa (ρ: 15 Ω m): 2 / 7 ΩSan Juan / Neuquén (ρ: 250 Ω m): 40 / 140 Ω
Método práctico de Aplicación
En puntos elegidos que no disten a más de 400 m, hincar una jabalina “testigo” de 2 m de longitud. Hasta el nivel del suelo
Medir de la resistencia eléctrica de PAT en cada una de ellos. Luego hincar la jabalina por debajo del nivel del suelo y conectarla al neutro de la línea
Determinar el mínimo valor medido (Rmín)
Calcular la resistencia eléctrica total de PAT del sistema (RPAT total). Para la tensión de neutro respecto de tierra alejada 50 V
Desde la alimentación del sistema de distribución: transformador MT/BT, cable, o generador, medir el valor de resistencia de todas las puesta a tierra en paralelo del sistema de neutro. Compararlo con el RPAT total calculado. Si Rmed. ≤ RPAT total se cumple el parámetro de 50 V exigido.
Instalar las puestas a tierra “faltantes” respecto de las anteriores. Su valor de resistencia eléctrica de PAT no debe ser ser mayor a 40 Ω. Si lo fuera, mejorarlo. Conectar la jabalina al neutro
Elegir los puntos necesarios de tomas de tierra del neutro a lo largo de la traza de la línea. Cada 200 m, en cada punto “característico” y en el centro de estrella del bobinado de BT de cada transformador MT/BT
MTBT
R ≤ 3 Ω
R ≤ 40 Ω
R = ? R = ?
R = ?
ρ = 300 Ω m
R ≤ 40 Ω
Características
Testigo
Faltante
Esquema de Puestas a Tierra Reales
RPAT total = x Ω RPAT Mín = x Ω ?
PEN≤ 50 V
Requisitos de las puestas a tierra del neutro
En general en líneas o redes largas (mayores a 400 m):
Tomas con conductores aislados en XLPE de color negro. Sin uniones intermedias de origen. Con protección mecánica hasta 2,3 m sobre el suelo
Sección mínima verificada respecto a la máxima corriente de cortocircuito presunta en el lugar. No menor a 25 mm2 de Cu ó 35 mm2 de Ac-Cu
Desarrollos de línea de hasta 200 m toma de tierra en el extremo de línea y otra en la mitad de su desarrollo
Desarrollos de línea menores a 400 m toma de tierra en el extremo de línea y dos equidistantes en su desarrollo
Jabalina a emplear: longitud mínima de 2 m
En particular en líneas cortas: 1 ó 2 salidas por CT y que alimenten a más de un cliente …
Resumen
Guardar información sobre mediciones testigo (en plano de proyecto ejecutivo)
Crear redes de neutro. Con otros CT y PAT local sobre masas eléctricas al alcance de la mano
Basar el mantenimiento en la medición de parámetros (RPAT total) PREDICTIVO
Realizar siempre la revisión ocular de las tomas de tierra individuales
Conocer la resistividad del suelo Midiendo sobre jabalina testigo
Protección eléctrica de la línea, acometida y PSM(Resumen)
UC ≤ 24 V
RPAT Neutro = 1 a 40 Ω
Frente a:
Tensión máxima de contacto Limitada por el PEN y la PAT local
Potencial peligroso VNeutro / PAT alejada o tiempo máximo interrupción
Al contacto accidental Envolventes
A la transferencia del riesgo Energía específica (I2 t) limitada f Temp. XLPE en 5 seg.
≤ 50 V
RPATLocal Neutro
(50%)
≤ 40 Ω
RPATLocal Neutro
(50%)
f(Ωm)
RPATTotal Neutro
f(Ωm)
Máximo potencialpermanente del neutro
respecto a tierra alejada
Tiempo máximo de liberación de fallarelacionada con Uc
5
Tensión máxima durante la evolución de una falla de línea
50
67
Tiempo (s)
Según IEC 60479
Tecnología de la conexión para puesta a tierra
Compresión irreversible
Conductor
Cu 35 mm2
Tipo decable
Sección mínima (mm2)
Aplicación
Enterrada
Cu 25
Ac/Cu 35
Current.mpg
Iensayo = 4 kA 6 s
96 MA2s
de acuerdo a la Reglamentación …
AEA 95703 “Instalaciones Eléctricas de Alumbrado Público” Edición 2009
Taller de diseño sobre …
2012
INSTALACIONES ELÉCTRICASDE ALUMBRADO PÚBLICO
Asociación Electrotécnica Argentina
Empleo de líneas de BT para Alumbrado Público
Convencional + AP Preensamblada + AP
c/Hllave
c/FCont.
c/FCont.
c/Hllave
c/FCont.
Línea Dedicada
al AP
c/Hllave
¿Poseen el mismo
nivel de seguridad?
AP3,00
Distancias de Seguridad
A posiciones practicables
de líneas aéreas de MT
1,80
MT
BTBT
5.4
Definición Posición Practicable
Activa: La persona capacitada en el trabajo a realizar y en el riesgo de las instalaciones en su entorno, accede y se para en condiciones seguras. Realiza trabajos recurrentes con el carácter de las instalaciones
Accede empleando medios especiales
Trepadores. Escaleras o hidroelevadores, no dieléctricos
Se ubica a 1,2 m por debajo del punto de trabajo manual
Fija de cables en líneas o acometidas, realiza conexiones del equipamiento de maniobra y/o protección, y de artefactos de alumbrado o señalización
Pasiva: La persona accede y se para en condiciones seguras. Realiza tareas relacionadas con la característica del lugar
5.4
Seguridad en la Vía y el Espacio Público
Tensiones de servicio a emplear en el Alumbrado Público
En función de cables …
• Aéreos preensamblados, convencionales o concéntricos• Subterráneos
Según normas IRAM N° 2263; 63002; 63001 y 2178Tensiones máximas: U0 / U / Um 0,6 kV / 1 kV / 1,1 kV
Bajo Líneas de Distribución Pública de BT
- Distribución trifásica 3x 380/220 V tetrafilares
- Alumbrado 220 / 380 V
Bajo Líneas Dedicadas al Alumbrado
220 Vfase-neutro (como aislación Clase II) bifilar
380 Vfase-fase (como aislación Clase I) bifilar
5.8.1.2
¿Es adecuadoel Esquemade Conexiónde Tierrasaplicado?
¿Existe … … está en condiciones?
Contactos Indirectos
Cable tipo “taller”IRAM NM 247-5
Prohibido !!
Conexionado y
Acometidas
Transferencia de potenciales
Tomas de tierra en redes exteriores de BT
De protección De masas expuestas normalmente sin tensión (masas eléctricas)
- Controla y mitiga los potenciales peligrosos
- No se requiere en sistemas de doble aislación
De servicio Refiere a tierra el neutro a lo largo de la red. Se requiere en sistemas de doble aislación
Aún en situación de falla ...
- Cortocircuito “fase a neutro” Ufase sana ≤ 1,15 x Ufase/tierra ≤ 250 V
- Potencial permanente del neutro respecto a tierra alejada ≤ 50 V
Requisito LABT Toma de tierra del neutro cada 200 m
¿Si aplicamos esta línea al Alumbrado Público urbano?
Aislación Clase II
@ 200 m
Control de la Tensión de Contacto
PAT del neutro
TN
Ufase sana ≤ 250 V
TN-S
@ 200 m
≅ @ 40 m
Control de la Tensión de Contacto
PAT del neutro y de las masas eléctricas, de toma local
TN
Ufase sana ≤ 250 V
Aislación Clase I
Uc ≤ 24 V
TN-S
Uc <<< 24 V
Requisitos de PAT para una línea dedicada al APSegún Reglamentación AEA 95703 que remite conceptualmente a la AEA 95201
Para la puesta a tierra …
de servicio RPAT Total en función de la resistividad eléctrica del suelo en función del esquema de conexión a tierra elegido …
• … TT (de protección) Separación respecto a otra PAT ajena: 20 m (RPAT Local ≤ 40 Ω)
• … TN-S (de servicio y protección) Sin conexión a masa extraña
Bajo esquema TN-S valor de resistencia eléctrica de PAT local medida “con la jabalina conectada al neutro de la línea”
5.7
Esquema TN-C
En el desarrollo sobre la línea
PEN
Diseño de la acometida a Brazo de AP
Brazo metálico
Retorno de la corriente de fallapor un lazo galvánico
Sin PAT
Madera
Cable concéntrico o preensamblado
Anexo F
TN-C Prohibido en líneas dedicadas de H°A° o Fe
Se debe emplear Interruptor Diferencial
Línea dedicada al AP y Columna Sistema “TT”
PUESTA A TIERRA DE
PROTECCION DE LA
INSTALACIÓN DE
ALUMBRADO
Ia
Ia
IaIa
Ia
Ia
RBT
RCo
PUESTA A TIERRA DE SERVICIO Y
PROTECCIÓNDE LA RED DE BAJA TENSIÓN
Pérdida de aislación
?
V no es fRco
Imáx. 30 mA
Imáx. 300 mA
Protecciones eléctricas en Columnas de AP
Ufalla línea < Ufalla acometida <<< Ufalla CAP ( 150 V o más)
Las fallas a neutro en línea son despejadas por la protección de línea hasta un cierto alejamientoLas fallas a tierra en línea, acometidas y en puntos de alumbrado, no son en general despejadas por la protección de la línea
RpatCAP
RpatBT
RpatPSM + RpatCT £ )56,0/4,2(63*)3,6/45,1(
220
*)3,6/45,1( A
V
Inp
Uo (50 / 12) Ω
3A
Protección contra contactos eléctricos en sistema “TT”
Requisitos de la protección diferencial
Contra contactos Directos Id ≤ 30 mA
Contra contactos Indirectos Id ≤ 300 mA (Iact - Ifuga ≤ 300 mA)
Probable disparo intempestivo por corrientes …- Armónicos superiores (lámparas de descarga, balastos electrónicos, filtros ...)
- Fugas capacitivas
- Fugas por humedad (condensación)
- Derivadas de descargas atmosféricas
Sobretensiones transitorias
Con o sin reconexión automática (con bloqueo manual a la reconexión)
Posibilidad de robo o vandalismo !! Peligro inadvertido
5.11.3
Línea Dedicada al AP Sistema “TN” y Columna Sistema “TN-S”
PUESTA A TIERRA ADICIONAL Y LOCAL DE LA COLUMNA DE ALUMBRADO
PUESTA A TIERRA
DE LA RED DE ALIMENTACIÓN(DE SERVICIO O FUNCIONAL AL ALUMBRADO
PUBLICO)
Ia
Ia
Ia
Ia
Ia
Ia
RBT
RCo
PUESTA A TIERRA
DE LA RED DE ALIMENTACIÓN(DE SERVICIO O FUNCIONAL AL ALUMBRADO
PUBLICO)
Ia
RBT
Se puede emplear Fusible o ITM
V es fVneutro
Esquemas de conexión de las Puestas a Tierra
Para redes con neutro transportado y rígido a tierra …
- “TN-C” PROHIBIDO su empleo al alcance de la mano !!
- “TT” Requiere protección por Interruptor diferencial
RIESGO INADVERTIDO por robo !!
- “TN-S” En columnas, brazos o farolas al alcance de la mano !!
PAT ?PEN
Diseño de la acometida a Columna de Alumbrado
Toma local puntual o puntual y distribuida
Si es aislación Clase II Con o sin PAT
Columna metálica
Retorno de la corriente de fallapor un lazo galvánico
Cable concéntrico o preensamblado
EPM
Clase I con equipotencialización y PAT
Mejora el control de la tensión de contactoy de potencial permanente del neutro respecto a tierra alejada. Permite reciclar instalaciones existentes
Clase I con PAT
El posible potencial de contacto queda flotante, pudiendo asumir valores permanentes peligrosos. Aumenta el grado de exposición.
EPM
PEN
EPM
Aislación Clase II
Seguridad intrínseca. Deben conectarse a neutro las masas eléctricas interiores.
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD en AP “TT”
La protección diferencial no funciona o robo inadvertido!!
Potenciales peligrosos en columna de AP (> 150 V)
Alto grado de exposición!!
Protección Diferencial1er Nivel
2do Nivel? PAT local
de las masas
Riesgo
Existe? / Ningún valor Ω!!
ApagadoTotal !!
Prueba del Int. Difer.!!¿Medic. de PAT x Columna?
Preventivo
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD en AP “TN-S”
Uc ≤ 24 V en columna de AP
Fusible o ITM1er Nivel
2do Nivel PAT local
Riesgo
Existe? Sí
ApagadoIndividual
3er Nivel No existe PAT local !! Vmm.ee.< 50 V
Valor Ω?
Medición única de laR PAT Total del Neutro
Predictivo
Conductor IRAM 2178 1x (3x 1,5 mm2)
Bornes de latón
Conductor de Cu IRAM 2004 1x 6 mm2 Verde - Amarillo
Tablero aislante en columna Aislación Clase I
Conector a compresión irreversible o soldadura exotérmica
Jabalina Ac-Cu 5/8” (diámetro:13,8 a 14,3 mm)Longitud: 1,5 m
Base portafusible “Tabaquera” frontal
Acometida subterráneaCable IRAM 2178
Bloquete interior para conectar la toma de tierra y neutro
Acometida aérea con cable PreensambladoIRAM 2164o ConcéntricoIRAM 63001Aislación Clase II
?
TN-S
Requisitos Constructivos del Alumbrado Público
Equipamiento de la columna
Instalación Clase I con PAT: Tablero interior c/ barrera aisl. Instalación Clase II: Tablero en caja aislante con tapa Acceso con o sin cerradura especial cota 2,5 m Con acometida subterránea
- Acceso inferior sin debilitar la estructura
- Conexión en borne único o guirnalda con anilla y tornillería a presión
- Canalizada a través de la fundación
Con acometida aérea - Acceso superior protegido por prensacaable o pipeta
- Fijación de la acometida a la columna y a la línea de alimentación o poste
- Conexiones libres de tracción
- Ingreso la columna con punto de goteo
- Cable ininterrumpido entre línea y tablero / caja o luminaria
5.6
Requisitos Constructivos del Alumbrado Público
Cableado de acometida e interno de la columna o brazo
Cables Preensamblados o Concéntricos Cobre sección mínima 4 mm2 2,5 mm2
Cableado interno de la columna
Conductores unipolares y protección mecánica Clase I Cobre sección mínima 2,5 mm2
Cables según IRAM 2178 satisface Clase II Cobre sección mínima 1,5 mm2
Aplicar sistema de fijación y centrado a la columna
5.6
Requisitos Constructivos del Alumbrado Público
Conexión desde toma de tierra local a la columna
- Bloquete interno, accesible por ventana de inspección• conductor desnudo de Cu o Ac-Cu• aislado de Cu• sección mínima 6 mm2
- Bloquete externo: sección mínima 10 mm2 y canalización con protección mecánica
Conexiones internas de tierra
- conductor aislado de Cu, sección mínima 2,5 mm2
- integrando cable según IRAM 2178, sección mínima 1,5 mm2
- utilizando el cuerpo “único” de la columna (sin bridas de unión)
5.6
Protecciones eléctricas en una red aéreade alumbrado
RPAT N ? £ VN
Por corte del neutro
Por pérdida de aislación
RPAT total del Sistema = f (ρ)
Resistencia mínima de contacto a tierra Valor mínimo de resistencia eléctrica de contacto a tierra de partes
conductivas extrañas no conectadas al conductor de neutro, a través de las cuales una falla entre fase y tierra pueda ocurrir
En función de la resistividad del terreno
Resistencia eléctrica total de la PAT del neutro del sistema Valor de resistencia eléctrica de todas las tomas de tierra del conductor
de neutro, en paralelo en todo el sistema interconectado de AP
min50220
50R
VV
VRpat
£
Control de la Tensión de Neutrorespecto de tierra alejada
Por corte de conductor
Puestas a tierra RPAT total del Sistema = f (ρ)
1
4
2 r
xlLnx
xlxRmin
179,5 Ω
1,5 m Rpat 52,8 Ω
RPAT Med. (Ω) min50220
50R
VV
VRpat
£
Ejemplo de aplicación …
Valores relativos de resistencias eléctricas de puestas a tierra de servicio, en un sistema de alumbrado público a desarrollar en la provincia de San Juan. Considerando una resistividad promedio del suelo de 250 Ωm.
Basados en mediciones sobre jabalinas de 1,5 m de longitud, cada 400 m en el desarrollo de la red ... el diámetro de la jabalina se desprecia.
MTBT
Brazo fijado yconectado en altura
Columna con PAT (TN-S)
Rmedida ≤ RPAT total calculada
Aplicación en red aérea de AP “con brazos”
En puntos que no disten a más de 400 m, hincar una jabalina “testigo” de 1,5 m de longitud
Medir la resistencia eléctrica de PAT de cada una de ellas. Luego hincarla por debajo del nivel del suelo y conectarla al neutro de la línea
Determinar el mínimo valor medido (Rmín)
Calcular la resistencia eléctrica total de PAT del sistema (RPAT total). Necesaria para verificar la tensión requerida de neutro respecto de tierra alejada (≤ 50 V permanentes)
Con la instalación terminada y desde cualquier punto de toma de tierra, verificar mediante medición que el valor de RPAT total del sistema de PAT sea menor o igual al de cálculo. Rmed. ≤ RPAT total
Hincar las jabalinas “faltantes”. Medir su resistencia eléctrica de PAT, que no debe superar los 40 Ω. Si es mayor mejorarla. Luego conectarla al neutro
Determinar los puntos de toma de tierra necesarios, a lo largo de la traza de la línea
Aplicación en red aérea de AP “con columnas”
En puntos que no disten a más de 400 m, hincar una jabalina “testigo” de 1,5 m de longitud (de una columna)
Medir la resistencia eléctrica de PAT de cada una de ellas. Luego hincarlas por debajo del nivel del suelo y conectarlas al neutro de la línea y a la columna
Determinar el mínimo valor medido (Rmín)
Calcular la resistencia eléctrica total de PAT del sistema (RPAT total). Necesaria para verificar la tensión requerida de neutro respecto de tierra alejada (≤ 50 V permanentes)
Con la instalación terminada y desde cualquier punto de toma de tierra, verificar mediante medición que el valor de RPAT total del sistema de PAT sea menor o igual al de cálculo. Rmed. ≤ RPAT total
Hincar las jabalinas “faltantes” en 200 m. Conectarlas al neutro y a cada columna. Medir la resistencia eléctrica de PAT de la última conectada, que no debe superar los 40 Ω. Si es mayor mejorarla
Determinar los puntos de toma de tierra necesarios, en cada columna
Completar la instalación y conexión del resto de las columnas. Sin medir la PAT
MTBT
Calcular valor de RPAT total a cumplirAP
Medir RPAT total
Medir RPAT total
Cdo. yProtec.
Protección de la acometida y el punto de alumbrado(Resumen)
RPAT Total = f(Ωm)
RPAT Med ≤ RPAT Cal
UC ≤ 24 V
V ≤ 50 V
Fc
Rh
LAAP con Columnas alimentadas desde red pública de BT
Particularidades al medir la RPAT total de neutro
Distorsión del valor medido:
Por corrientes inyectadas por la instalación de …
- Alumbrado público pérdidas del Comando o de otras líneas de AP
- Distribución pública de BT Acoplamiento o por tierras- de MT próxima Acoplamiento- otros servicios
A fin de evitar esta incertidumbre se recomienda realizar el cálculo del paralelo de las puestas a tierra medidas en forma puntual sobre cada columna (por muestreo en redes largas de AP o sobre la totalidad en redes de longitud menor).Nunca la medición debe abarcar a menos de tres columnas.
Criterios de seguridad aplicados a la PAT
Medir la resistencia eléctrica de PAT cada 400 m
Determinar el mínimo valor medido (Rmín)
Calcular la resistencia eléctrica total de PAT del sistema (RPAT total)
Con el requisito Rmáx ≤ 40 Ω para las puestas a tierra faltantes en 200 m, se logra redundancia en la seguridad de las puestas a tierra
Tenemos una planilla de datos, para conocer la evolución de la resistividad eléctrica del suelo (variación de las napas freáticas o estacional)
Tenemos valores de referencia para aplicar Mantenimiento Predictivo !!!
Con Mantenimiento PREDICTIVO se podrá verificar un indicio de incidente respecto al aumento del valor de las puestas a tierra del sistema de neutro
R1 R2 R3 R4 R5
ρmín.= 150 Ωm
Para jabalina de 1,5 m Ø= 16 mm Rmín. (R1) = 106 Ω Rparalelo 1a5= 30 Ω
Rpat 31 Ω
106 Ω 110 Ω 200 Ω 170 Ω 250 Ω
Alumbrado bajo pequeñas redes dedicadas
ρmín.>> 150 Ωm
Alumbrado bajo pequeñas redes dedicadas
Verificación de puestas a tierra en puntos de Alumbrado
RPAT Med. (Ω)
RPAT Med/Calc ≤ RPAT TOTAL
Sí Revisión ocular de todas las puestas a tierra (por cada punto de alumbrado)
No Ídem anterior, más medición de Rmín.
Resumen
Guardar información sobre mediciones testigo (en plano de proyecto ejecutivo)
Crear redes de PAT por sistema o línea de alumbrado (basadas en el neutro o en el neutro y conductores auxiliares “contrapesos”). Siempre con PAT local
Basar el mantenimiento en la medición de parámetros PREDICTIVO
Realizar siempre la revisión ocular de las tomas de tierra individuales
Conocer la resistividad del suelo Midiendo sobre jabalina testigo de 1,5 m
Optimizar la seguridad de la red de BT (agregado de PAT sobre conductor PEN)
Empleo de brazo de alumbrado sobre madera, fuera del alcance de las personas
Resumen
Realizar conexiones confiables (conductor / jabalina y conductor / conductor)
Alimentación del AP desde red pública subterránea de BT
(desde red)
Riesgo para la red !!
Alimentación del AP desde red pública subterránea de BT
(desde acometida)
¿Cuál es la
solución?
Riesgo para cliente y red !!
TT PE
If > 0,1 mA x mm2
TN-S PE+N
IfTN-S < IfTT
Fc
Rh
LAAP con Columnas alimentadas desde red pública de BT
2x 380 V
Relación existente con la distribución pública
Equipos de alumbrado … - Generan armónicos y flicker acotados
- Admiten variación de tensión del 8 al 10 %
- Brindan simple o doble aislación y suficiente Rigidez Dieléctrica
- Confiabilidad constructiva Normas IRAM AADL / IEC / Resul. 92/98
Resolución 92/98 PRONUREE
Interacción entre Empresas / Cooperativas / Municipios
Montaje … - Admiten disposición lateral , superior o suspendida - No perjudican la funcionalidad previa de la distribución - Tecnología de conexión aislada - Desconexión simple Mejora el mantenimiento
Condiciones climáticas Columnas / Artefactos
Viento (AEA 95201)
Acumulación de nieve (según experiencia)
Formación de hielo (según experiencia)
Niebla Salina (proximidad?) IRAM 2021
Radiación Ultravioleta (aumento significativo!!) IRAM 2021
5.9
Humedad (5 al 100%) / Agua pulverizada IRAM 2021
Cuerpos extraños / Areniscas (zonas abiertas) IRAM 2021
Temperatura ambiente (- 40 a 50 °C y microclimas) IRAM 2021
Corrosión a nivel de suelo (recubrimientos?)
Fauna y flora (insectos!!)
