Diseño y Cálculo de Apoyos Eléctricos: Postes, Esfuerzos y Normativa

Apoyos de Hormigón: Tipos y Consideraciones de Cálculo

Los apoyos de hormigón son elementos fundamentales en las infraestructuras eléctricas. Se clasifican principalmente en dos tipos según su diseño y fabricación:

• Postes tipo HV (Hormigón Vibrado): Son postes de hormigón armado vibrado con una forma geométrica de viga tronco-piramidal de sección exterior rectangular. Son macizos en sus dos primeros metros desde la cogolla y presentan una sección en forma de 'I' reforzada con nervios en el resto de su longitud.
• Postes tipo HVH (Hormigón Vibrado Hueco): Se trata de postes de hormigón armado vibrado huecos, con una forma geométrica de viga tronco-piramidal de sección exterior cuadrangular. Son macizos en la zona de la cabeza y huecos en el resto de su longitud. La forma de su sección hueca puede ser circular o poligonal, y se caracterizan por ser isoresistentes (misma resistencia en todas las direcciones).

Una desventaja significativa de estos apoyos es su peso considerable, que oscila entre 570 kg y 300 kg, dependiendo de su altura y el esfuerzo que deben soportar. Esto dificulta notablemente su transporte e instalación.

Clasificación de Postes por Capacidad de Esfuerzo

Además de los tipos constructivos, los postes se clasifican según su capacidad para soportar esfuerzos:

• Poste Normal: Es el poste diseñado para soportar el esfuerzo nominal 'F' a una distancia 'h4' de 0,25 m por debajo de la cogolla. Los postes tipo HVH suelen ser considerados postes normales.
• Poste Reforzado: Este poste está proyectado para soportar indistintamente el esfuerzo nominal 'F' a la distancia 'h4' por debajo de la cogolla, o un esfuerzo 'KF' (donde 'K' es un factor de refuerzo) a una distancia 'h5' por encima de la cogolla.

Desvío de Cadenas de Aisladores: Causas y Soluciones

El desvío de cadenas de aisladores, provocado por la acción del viento y el tiro vertical, es un fenómeno crítico en el diseño de líneas eléctricas. Este desvío se produce principalmente en los siguientes tipos de apoyos:

• Apoyos de alineación con cadenas de suspensión.
• Apoyos de ángulo con cadenas de suspensión.

Para mitigar el volteo de cadenas, especialmente el causado por el tiro vertical, una solución efectiva es lastrar la línea mediante la adición de un contrapeso. Esto aumenta la estabilidad de la cadena y reduce su oscilación.

Fuerzas en la Tabla de Tendido: Interpretación y Aplicación

La tabla de tendido es una herramienta esencial para el diseño y cálculo de líneas eléctricas, donde figuran fuerzas bajo diversas condiciones. Las condiciones mencionadas (-15+V, 15+V, y -15+V/2) son indicativas de la zona climática y el propósito del cálculo:

• Identificación de la Zona Climática: La presencia de la condición -15+V en la tabla de tendido indica que la línea está situada en la Zona C. En contraste, para la Zona A, las condiciones iniciales serían -5+V, y para la Zona B, -10+V. Estas sobrecargas son específicas de cada zona.
• Aplicación de las Fuerzas:
  • -15+V: Se utiliza para el cálculo de apoyos, determinando la resistencia estructural necesaria.
  • 15+V: Se emplea para el cálculo de flecha máxima, asegurando que la distancia al suelo sea adecuada bajo las condiciones más desfavorables.
  • -15+V/2: Es fundamental para el cálculo de desvío de cadenas, evaluando la oscilación de los aisladores.

Cálculo de Esfuerzos en Apoyos de Celosía (3ª Hipótesis)

Para un apoyo de amarre y ángulo de celosía, comúnmente empleado en líneas de 20kV, el cálculo de esfuerzos según la 3ª Hipótesis es crucial para garantizar su estabilidad y seguridad. A continuación, se detallan los componentes principales:

Cargas Permanentes Verticales (V)

Las cargas permanentes verticales son el punto de partida para el cálculo de esfuerzos:

• Desequilibrio de Tracciones Longitudinal (FL): En sentido longitudinal 'L' y por fase, el desequilibrio de tracciones para un apoyo de amarre y ángulo se calcula como: FL = 0,15 * F * cos(alpha/2).
• Fuerza Transversal (Ft): El desequilibrio de tracciones también produce una fuerza transversal, cuyo valor es: Ft = 1,85 * F * sen(alpha/2).
• Resultante del Desequilibrio (Rdes): La resultante de estas fuerzas de desequilibrio se determina como: Rdes = ... (se requiere la fórmula completa).
• Ángulo de la Resultante (delta): La dirección de la resultante se define por el ángulo 'delta', donde: tg(delta) = ... (se requiere la fórmula completa).

Aplicación del Factor de Armado

Finalmente, para determinar el esfuerzo equivalente, se aplica el factor de armado a la resultante del desequilibrio:

Rdeseq * (K11 + K22 + K33) * (sen(delta) + cos(delta))

La expresión (sen(delta) + cos(delta)) se utiliza porque, aunque se conocen los esfuerzos que el apoyo soporta en la dirección de los ejes de coordenadas, a menudo aparecen esfuerzos en otras direcciones. Esta parte de la fórmula permite determinar el esfuerzo equivalente total. Es importante destacar que esta simplificación solo es aplicable en apoyos de sección cuadrada, que son los más comunes en estructuras de celosía.