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MINISTERIO DE ENERGA Y MINASDIRECCIN GENERAL DE ELECTRICIDAD

NORMA DGE

BASES PARA EL DISEO DE LNEAS YREDES SECUNDARIAS CON

CONDUCTORES AUTOPORTANTES PARAELECTRIFICACIN RURAL

Diciembre, 2003

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Norma DGE Bases para el Diseo de Lneas y Redes Secundarias con Conductores 1 de 20Autoportantes para Electrificacin Rural

BASES PARA EL DISEO DE LNEAS Y REDES SECUNDARIAS CON CONDUCTORESAUTOPORTANTES PARA ELECTRIFICACIN RURAL

INDICE

Pgina

1. ASPECTOS GENERALES 2

2. CLCULOS ELCTRICOS 43. CLCULOS MECNICOS DEL CONDUCTOR 7

4. CLCULOS MECNICOS DE ESTRUCTURAS Y RETENIDAS 10

5. CIMENTACIN 12

ANEXO N 1 : PUESTA A TIERRA EN REDES SECUNDARIAS 20

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BASES PARA EL DISEO DE LNEAS Y REDES SECUNDARIASCON CONDUCTORES AUTOPORTANTES PARA

ELECTRIFICACIN RURAL

1.0 ASPECTOS GENERALES

1.1 ALCANCE

Los clculos elctricos y mecnicos que forman parte de este documentocorresponden a las redes secundarias en 380-220 V y 440-220 V, conconductor autoportante con portante de aleacin de aluminio desnudo, de losPequeos Sistemas Elctricos que se ejecutan en la Electrificacin Rural.

1.2 BASES DE CLCULOLos clculos de las redes secundarias debern cumplir con las siguientes normasy disposiciones legales.

- Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2001- Ley de Concesiones Elctricas D.L. N 25844- Reglamento de la Ley de Concesiones Elctricas D.S. N 009-93-EM- Normas DGE/MEM, vigentes- Resoluciones Ministeriales (relativo a Redes de Distribucin Secundaria),

vigentes.

1.3 PUNTOS DE ALIMENTACION PARA REDES SECUNDARIAS

Los puntos de alimentacin para las redes de servicio particular, alumbrado pblico y conexiones domiciliarias, sern de los tableros de distribucin de lassubestaciones de distribucin.

1.4 DEMANDA DE POTENCIA

1.4.1 Cargas de Servicio Particular

Para la calificacin elctrica de servicio particular se han agrupado laslocalidades en 2 sectores sobre la base de su desarrollo relativo yconfiguracin urbana

Localidades tipo I

Son aqullas que son capitales de distritos o Centros Poblados Urbano-Rurales que presentan configuracin urbana definida, compuesta de

plaza y calles.La calificacin asignada es de 600 W por lote.

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Localidades tipo II

Son grupos de viviendas situadas en reas rurales que no presentan an

configuracin urbana o es incipiente. Las viviendas estn generalmentesituadas a lo largo de carreteras, caminos de herradura o dentro dechacras de los propietarios. La calificacin asignada es de 400 W por lote.

Los Consultores encargados de elaborar o actualizar los proyectos, podrn recomendar y adoptar otros valores de calificacin sobre la basede las verificaciones que efectuarn en cada una de los centros poblados.

1.4.2 Cargas de Alumbrado Pblico

Los puntos de iluminacin se ubicaran segn lo establecido en la NormaDGE de Alumbrado de Vas Pblicas vigente para la zona donde sedesarrolle el proyecto.

Las lmparas de alumbrado y sus cargas sern las siguientes :

Tipo de Lmpara Pot. de Lmpara Prdidas Total(W) (W) (W)

Vapor de Sodio 50 10,00 60,00Vapor de Sodio 70 11,60 81,60Vapor de Sodio 150 18,60 168,60

1.4.3 Cargas Especiales

La calificacin elctrica para las cargas especiales ser determinada por los Consultores encargados del diseo de las redes secundarias.

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2.0 CLCULOS ELCTRICOS

2.1. CLCULO DE CADA DE TENSINLa frmula para calcular redes areas es la siguiente :

V = K x I x L x 10 -3

Donde :

I = Corriente que recorre el circuito, en AL = Longitud del tramo, en mK = Factor de cada de tensin Para circuitos trifsicos K= 3 (r 1cos +X 1 Sen ) Para circuitos monofsicos K= 2 (r 2 cos +X 2 Sen )

Los factores de cada de tensin se muestran en el cuadro N 1.

2.2 CLCULO DE LA RESISTENCIA ELCTRICA DEL CONDUCTOR

r40 C= r20 C [ 1 + (t 2 - 20)]

Donde :

r 40 C = resistencia elctrica del conductor a 40 Cr 20 C = resistencia elctrica del conductor a 20 C

= Coeficiente de correccin de temperatura 1/C : 0,0036t2 = 40 C

Las resistencias elctricas de los conductores de fase y del portante, semuestran en el Cuadro N 1.

2.3 CLCULO DE LA REACTANCIA INDUCTIVA

RMGDMGlog0,1746

1X

Donde :DMG = Distancia media geomtricaRMG = Radio medio geomtrico

En el cuadro N 1 se muestra las reactancias inductivas para cada configuracinde conductores.

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CUADRO N 1

PARAMETROS Y FACTORES DE CAIDA DE TENSION DE LOS CABLES AUTOPORTANTES

RESISTENCIA DELCONDUCTOR

RESISTENCIA DELCONDUCTOR DE

RESISTENCIA DELCONDUCTOR

REACTANCIA INDUCTIVAFACTOR DE CAIDA DE TENSION

CAPACIDAD DE CORRIENTE

FORMACION DE FASE ( /Km) ALUMBRADO PUBLICO/Km)

NEUTRO ( /Km) /Km) A 40 C (A)

A 20 C A 40 C A 20 C A 40 C A 20 C A 40 C XL(30) XL (10) K (380-220 V) K(440-220 V) K(220 VAP) Cond. Fase Cond. A.P.

3x35+16/25 0,868 0,929 1,910 2,045 1,38 1,478 0,094 0,123 1,607 - 3,272 102 64

3x25+16/25 1,200 1,285 1,910 2,045 1,38 1,478 0,100 0,116 2,223 - 3,272 83 64

3x16+16/25 1,910 2,045 1,910 2,045 1,38 1,478 0,110 0,110 3,538 - 3,272 64 64

3x35/25 0,868 0,929 - - 1,38 1,478 0,091 - 1,607 - - 102 -

3x25/25 1,200 1,285 - - 1,38 1,478 0,095 - 2,223 - - 83 -

3x16/25 1,910 2,045 - - 1,38 1,478 0,103 - 3,538 - - 64 -

2x35+16/25 0,868 0,929 1,910 2,045 1,38 1,478 0,086 0,114 3,780 3,272 102 64

2x25+16/25 1,200 1,285 1,910 2,045 1,38 1,478 0,093 0.109 3,776 3,272 83 64

2x16+16/25 1,910 2,045 1,910 2,045 1,38 1,478 0,096 0,096 3,538 3,765 3,272 64 64

2x16/25 1,910 2,045 - - 1,38 1,478 - 0,096 - 3,765 3,272 64 -

1x16/25 1,910 2,045 - - 1,38 1,478 - 0,094 - 3,272 64 -

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2.4 MXIMA CADA DE TENSIN PERMISIBLE

La cada mxima de tensin entre la subestacin de distribucin y el extremoterminal ms alejado de la red no deber exceder el 7,0 % de la tensin nominal,

segn la Norma Tcnica de Calidad de Servicio Elctrico(NTCSE) para zonasrurales, los valores calculados sern:

Sistema 380/220 V : Mxima cada tensin 26,6 VSistema 440/220 V : Mxima cada tensin 30,8 VSistema 220 V : Mxima cada tensin 15,4 V

2.5 FACTOR DE POTENCIA (Cos ) :

- Para cargas de servicio particular 1,00- Para cargas de alumbrado pblico 0,90

2.6 FACTOR DE SIMULTANEIDAD

- Cargas de servicio part icular 0,50- Cargas de alumbrado pblico 1,00

2.7 DISTANCIA MNIMAS DEL CONDUCTOR A SUPERFICIE DELTERRENO

- En lugares accesibles slo a peatones : 5,0 m- En zonas no accesibles a vehculos o personas : 3,0 m- En lugares con circulacin de maquinaria agrcola: 6,0 m- A lo largo de calles y caminos en zonas urbanas : 6,0 m- En cruce de calles, avenidas y vas frreas : 6,5 m

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3.0 CLCULOS MECNICOS DE CONDUCTORESAUTOPORTANTES

3.1 OBJETOLos clculos mecnicos tienen la finalidad de determinar las tensiones y flechasen las diversas condiciones de operacin.

3.2 CARACTERSTICAS DE LOS CABLES AUTOPORTANTES

SECCION DEL DIAM.EXTERIOR MASA MODULO DE COEFICIEN.FORMACION CONDUCTOR TOTAL TOTAL ELAST.DEL DE DILAT.

PORTANTE (mm) (kg/m) PORTANTE TERMICA (mm) (kN/mm) (1/C)

3x35+16/25 25 20,0 0,481 60,82 21x10-63x25+16/25 25 18,5 0,397 60,82 21x10-63x16+16/25 25 16,5 0,310 60,82 21x10-63x35/25 25 20,0 0,419 60,82 21x10-63x25/25 25 18,5 0,336 60,82 21x10-63x16/25 25 16,5 0,249 60,82 21x10-62x35+16/25 25 20,0 0,362 60,82 21x10-62x25+16/25 25 18,5 0,307 60,82 21x10-62x16+16/25 25 16,5 0,249 60,82 21x10-62x16/25 25 16,5 0,187 60,82 21x10-61x16/25 25 16,5 0,125 60,82 21x10-6

3.3 HIPOTESIS DE ESTADO

Las hiptesis de estado para los clculos mecnicos del conductor se definensobre la base de los factores meteorolgicos.

- Velocidad del Viento- Temperatura- Hielo

Sobre la base de la zonificacin del territorio del Per, definir las Hiptesis deestado segn el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro y SENAMHI; acontinuacin las hiptesis base ha considerar para el clculo:

HIPOTESIS N 1 : CONDICION DE MAYOR DURACION (EDS)

- Temperatura : Media anual (entre 15 y 25 C,salvo excepciones)

- Velocidad de viento : Nula- Sobrecarga de hielo : Nula

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HIPTESIS N 2 : DE MNIMA TEMPERATURA Y MXIMAVELOCIDAD

- Temperatura : Mnima- Velocidad de viento : Mxima- Sobrecarga de hielo : Nula

HIPTESIS N 3 : DE MXIMA TEMPERATURA

- Temperatura : 40 C- Velocidad de viento : Nula- Sobrecarga de hielo : Nula

HIPTESIS N 4 : DE MXIMA CARGA DE HIELO

- Temperatura : Mnima- Velocidad de viento : 50 % de la Velocidad Mxima- Sobrecarga de hielo : 6 mm de espesor

En el caso que los Consultores, luego de evaluar las condiciones climticas particulares en el mbito de cada proyecto, encontraran diferencias significativasrespecto a las condiciones consignadas en este documento, podrn plantear lasmodificaciones pertinentes debidamente justificadas.

3.4 ESFUERZOS MECNICOS EN EL CONDUCTOR PORTANTE

- El esfuerzo del conductor portante de aleacin de aluminio ser en todos loscasos, de 52,3 N/mm, aproximadamente 18% del esfuerzo de rotura delconductor.

- El esfuerzo mximo del conductor no superar 176 N/mm.

- Cuando, debido a la presencia de hielo, los esfuerzos en el conductor portantesobrepasaran lo mximo establecido, el consultor podr adoptar un esfuerzoEDS menor a 52,3 N/mm .

3.5 CLCULO DE CAMBIO DE ESTADO

Los clculos de cambio de estado se han efectuado mediante la ecuacin cbicacuya expresin matemtica es :

222

2212

12

21

2

132 S24

EWd TttETS24

EWd TT

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Donde :

Ti = Esfuerzo horizontal en el conductor para la condicin i, en N/mm.d = Vano de clculo, en m.E = Mdulo de elasticidad final del conductor, en N/mmS = Seccin del conductor en mmWi = Carga en el conductor en la condicin iti = Temperatura en la condicin i

= Coeficiente de dilatacin (1/C)

Las longitudes de vanos sern calculados segn la normatividad y necesidadesde la aplicaciones.

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4.0 CLCULOS MECNICOS DE ESTRUCTURAS Y RETENIDAS

4.1 OBJETO

Estos clculos tienen por objeto determinar las cargas mecnicas en los postes,cables de retenidas y sus accesorios, de tal manera que en las condiciones mscrticas, es decir a temperatura mnima y mxima de velocidad de viento no sesuperen los esfuerzos mximos previstos en el Cdigo Nacional de Electricidad Suministro.

Los factores de seguridad respecto a la carga de rotura, en condicionesnormales, sern las siguientes:

- Postes de madera 3- Postes de concreto 2- Cables de retenida 2- Accesorios de ferretera 2

No se efectuarn clculos en condiciones de emergencia, es decir, con rotura deconductor.

4.2 FRMULAS APLICABLES

- Momento debido a la carga del viento sobre los conductores :

MVC = (PV) (L) (f C) (S Hi) Cos ( /2)- Momento debido a la carga de los conductores :

MTC = 2 (T C) (S Hi) Sen ( /2)

MVP = [ (P V) (h 2) (Dm + 2 Do]/600

- Momento total en condiciones normales :

MRN = MVC + MTC + MVP

- Esfuerzo del poste en la lnea de empotramiento en postes de madera :

R H MRN3,13 x 10 -5 x (C) 3

- Carga crtica en el poste de madera debida a cargas de compresin:

Pcr 2 E I I Dm 3 Do (kl) 2 64

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- Deflexin Mxima del Poste de Madera:

- Carga en la punta del poste de concreto, en hiptesis de condicionesnormales:

QN MRN (hl - 0,15)

Donde :

Pv = Presin del viento sobre superficies cilndricasL = Longitud del vano, en mTC = Carga del conductor portante en Nf C = Dimetro total del cable autoportante, en ma = Angulo de desvo topogrfico, en gradosDo = Dimetro del poste en la cabeza, en cmDm = Dimetro del poste en la lnea de empotramiento, en cmh = Altura libre del poste, en mH = Altura de la carga en la estructura con respecto al suelo, en mWc = Masa total del cable autoportante, en kg/mWAD = Peso de un hombre con herramientas, igual a 100 kg

C = Circunferencia del poste en la lnea de empotramiento, en cmE = Mdulo de Elasticidad del poste, a kN/cm 2

I = Momento de inercia del poste, en cm 4

l = Altura respecto al suelo del punto de ubicacin de la retenida enel poste.

K = Factor que depende de la forma de fijacin de los extremos del poste.

Los resultados de los clculos mecnicos, por cada tipo de estructuras yconfiguracin de conductores, debern resumirse en cuadros de prestacionesmecnicas similares a los que se adjuntan en los formatos siguientes:

Para el clculo de retenidas se considerar cable de acero grado SIEMENS-MARTIN de 10 mm de dimetro. El ngulo de inclinacin respecto del cable deretenida respecto al eje vertical ser de 30

%4EI3

MRN

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5.0 CIMENTACION DE POSTES

El clculo de las cimentaciones de los postes se basa en su estabilidad, para ellose utiliza el mtodo de Sulzberger; este mtodo se aplica segn la capacidad

portante del tipo de terreno donde se va a efectuar la instalacin de los Postesde Redes Secundarias.

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ANEXO N 1

PUESTAS A TIERRA EN REDES SECUNDARIAS

1. Objetivo

Establecer los criterios para el dimensionamiento de las puestas a tierra enRedes Secundarias, para los proyectos de Electrificacin Rural .El adecuado diseo de las Puestas a tierra en Redes Secundarias buscagarantizar la seguridad de las personas, de los equipos y lograr unaadecuada operacin de los sistemas.

2. Antecedentes

Se ha normalizado valores mximos de resistencias de puesta a tierra enlneas y redes primarias, redes secundarias y subestaciones de distribucin;aplicando para este fin las ms actualizadas normas internacionales yanalizando los principios fsicos que dan lugar a tales requerimientos.

3. Valores mximos de resistencia de puesta a tierra

3.1 Redes Secundarias en 380-220 V

El valor equivalente de todas las puestas a tierra del conductor neutro , sin

incluir las puestas a tierra de la subestacin de distribucin, ni del usuario,debe tener un valor mximo de 6 .

3.2 Redes Secundarias en 440-220 V

El valor equivalente de todas las puestas a tierra del conductor neutro , sinincluir las puestas a tierra de la subestacin de distribucin, ni del usuario,debe tener un valor mximo de 10 .

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