Diseño de una línea de alta tensión aérea y/o subterránea en cualquier lugar del mundo.

Abstract

En este proyecto se quiere realizar una comparativa económica entre tres tipos diferentes de apoyos para líneas eléctricas aéreas, atendiendo al material y a la forma, con el objetivo de determinar cuál de los tres es más económico y se debe instalar. Para la ejecución de este estudio económico se va a utilizar la LAT 66 kV SS HIBRIDACIÓN TERMOSOLAR – STR VILLAFRANCA. Se ha seleccionado esta línea por-que se ha realizado un proyecto de tendido de cable de fibra óptica mediante cable dieléctrico autosoportado y eso ha provocado unos sobreesfuerzos en los apoyos y se necesita inspeccionar cada uno de los apoyos y ver cuáles se pueden mantener y cuáles hay que cambiar por otros más resistentes. En primer lugar, se realiza el tendido del cable de fibra óptica mediante el software PLS-CADD. Este programa permite realizar tendidos de líneas eléctricas (tanto de los conductores como de los cables de tierra y de fibra). Además de realizar el complejo trabajo del tendido de cables, este programa permite ver las cargas mecánicas a las que se van a ver sometidos los apoyos. Una vez que se ha realizado el tendido se observa uno a uno cada apoyo de la línea y se obtiene si se tiene que cambiar o se puede mantener. Esto dependerá de la carga nueva que debe soportar el apoyo debido al tendido de la fibra óptica. En algunos casos se observa que los apoyos aguantan, pero hay otros que no y serán estos los que sean objeto de estudio. En este proyecto se han seleccionado los apoyos 510 y 519 debido a que es necesario cambiarlos por unos más resistentes puesto que los apoyos existentes no aguantan las nuevas cargas a las que se van a ver sometidos. El primero se trata de un amarre en ángulo y el segundo se trata de una suspensión en alineación. Con esto se quiere ver, además de cuál de los tres tipos que se va a estudiar es más económico, cómo afecta la función que realiza el apoyo en la línea al precio del apoyo y si esto puede determinar que se seleccione un tipo u otro de apoyo según la función que se quiera que el apoyo realice en la línea. Una vez se han elegido los apoyos que se van a estudiar, se procede al diseño de los nuevos apoyos. En el proyecto se van a comparar los apoyos de celosía, los de chapa plegada y los tubulares de hormigón. Debido a que se trata de una línea de media tensión, en la que todo está normalizado, se ha considerado poco relevante realizar el diseño de los apoyos de celosía, que por otra parte son los más empleados en España. Por tanto el proyecto se va a centrar en el diseño del apoyo tubular de chapa plegada y en el apoyo tubular de hormigón, tanto para el caso del apoyo de amarre (apoyo 510) como para el caso del apoyo de suspensión (apoyo 519). Para el diseño de estos apoyos se ha empleado el software PLS-POLE. Este programa permite realizar el diseño de apoyos tubulares de todos los materiales que se emplean hoy en día para la fabricación de estos apoyos. Dado que los más comunes son los de chapa plegada y los de hormigón, son los que se van a diseñar. Antes de realizar el diseño se ha calculado, para la tensión de la línea, las distancias de seguridad que se tienen que cumplir por norma para proporcionar al entorno de la línea la seguridad necesaria. Por ello se deben guardar unas distancias mínimas a los elementos que están puestos a tierra y unas distancias mínimas de los conductores con respecto al suelo. Tras el cálculo de las distancias de seguridad necesarias para diseñar el apoyo, se ha tomado como referencia las medidas del apoyo C-9000-22 del tipo T del catálogo del fabricante de apoyos de celosía Imedexsa para el apoyo 510. Para el apoyo 519 se ha utilizado como modelo el apoyo definido por Iberdrola en su regla MT 2.23.50, 61T150 del tipo 4.5TA. Para asegurarse de que se cumplen las distancias mínimas que se ha mencionado antes se comprueba si dichas distancias de seguridad se respetan en los apoyos que se han elegido como modelo. Siempre se deberá diseñar con unas dimensiones que permitan tener cierto margen respecto a estas medidas de seguridad, para que ante cualquier problema no se produzca ninguna incidencia en la que estas distancias no se cumplan. Tras las pertinentes comprobaciones se procede al diseño de los apoyos con el POLE. En primer lugar se diseñan los dos modelos de chapa plegada (el que se va a emplear para el apoyo 510 y el que se va a utilizar en el 519) y posteriormente los dos de hor-migón (el del 510 y el del 519). Una vez se tienen los modelos en POLE es necesario someterlos a las cargas a las que se van a ver sometidos para comprobar que estos apoyos que se han modelado se ajus-tan a las exigencias que se quiere. Para ello cada uno de los apoyos se coloca en su posición en la línea (que se tiene modelada en PLS-CADD) y se comprueba que aguan-tan los esfuerzos de manera que se optimice el apoyo, empleando la menor cantidad posible de material para reducir costes, pero que a su vez resista lo que se quiere. Los apoyos en este caso se han ajustado para que estén exigidos entre un 80 y un 90% de su capacidad total, a excepción del apoyo de hormigón para el 519, que se ha dejado en un 57.3% de carga porque la estructura no se podía reducir más ya que colapsaría y se vendría abajo debido a su excesiva esbeltez. Tras el modelado de los apoyos se procede a hacer la comparativa económica para las dos posiciones de la línea. Se han tenido en cuenta los aspectos de la obra civil, de mano de obra, del desmontaje de los apoyos que se van a sustituir y de sus elementos, del montaje del nuevo apoyo y sus elementos y el coste de los materiales que se van a emplear. Una vez se ha realizado el estudio económico se concluye qué tipo de apoyo es el más económico y cuál interesa más utilizar. Se puede ver que si se quiere cambiar sólo un apoyo es más económico utilizar el de hormigón, después el de chapa plegada y por último el de celosía que es el que tiene un coste unitario mayor. Sin embargo, si se quiere construir una línea desde cero, los vanos que se pueden hacer con los de celosía son más largos que con los tubulares (tanto con los de chapa como con los de hormi-gón). Esto provoca que haya que emplear un número mayor de apoyos si la línea se hace con apoyos tubulares que si se hiciera con los de celosía. Asimismo supondría hacer mayor número de accesos a los apoyos y finalmente supondría un coste mayor de la línea que si se emplearan los apoyos de celosía. Por tanto, dependiendo de en qué situación se encuentre el proyectista, se recomienda emplear un tipo u otro de apoyo.

In this project it is going to be done an economic comparation among three different types of towers for high voltage transmission lines. This comparation is going to be done depending on the material that composes the tower and its shape. The aim of this project is to conclude which type is cheaper and in consequence, has to be built. For this project it has been selected the transmission line called LAT 66 kV SS HIBRIDACIÓN TERMOSOLAR – STR VILLAFRANCA. This line has been chosen because it has been done a project for hanging an optic fibre cable that contains no metallic components. This new cable produces new tensions on the towers, and it is necessary to make an inspection so it can be determined which towers need to be changed and which can be maintained. First of all, it is modelled the overhead wires of the line, including the optic cable. This is made with PLS-CADD, an specific software that allows to model the overhead cables of a line. In addition, this software calculates the loads that each tower has to support. When the electric line is modelled, it is necessary to see one by one if the old towers are capable to support the new loads. If not, the towers have to be changed and those are the ones that are going to be studied. In this project there have been chosen towers 510 and 519 because they have to be sub-stituted due to the loads that the optic wire produces on the towers. Tower number 510 is an strained tower that makes an angle in the line and tower 519 is a suspension tow-er which is located on a straight path of the line. In this two cases it is going to be stud-ied which of the three types of tower is cheaper and if the function that they have on the line has influence on the price of the tower. Now that it is known the towers that are going to be studied, two of the tree types of towers that are going to be compared are designed. In this project there are going to be studied and compared lattice towers, metal poles and concrete poles. Because every-thing is normalized in distribution lines, it is considered not relevant to design lattice towers for this project, so there have been designed metal poles and concrete poles for towers 510 and 519. For the design of the poles it has been used an specific software called PLS-POLE. This program permits the user to model every kind of pole made of every material that is used nowadays for building poles. Because the most common materials are metal and concrete, it is going to be designed one pole of each material for tower 510 and for tower 519. Before making each model, it is necessary to ensure that security distances are re-spected. These distances have to be respected compulsory due to RLAT. It is needed to calculate distances to ground elements (voltage equal to 0) and the height that conduc-tors have to the ground. After these calculations, for designing the poles, there have been taken two lattice towers as guide to design the poles. For tower 510 it has been taken model C-9000-22 type T from the catalogue of Imedexsa and for tower 519 it has been chosen model 61T150 TA4.5 from Iberdrola’s catalogue MT 2.23.50. To make sure that these models accomplish with the security distance, are done the calculations that are necessary to prove that distances are enough. Although the dis-tances are respected, is always needed to design with a little bigger distance. This has to be this way because distances have to be respected even if there is any problem that makes that the distance to critic elements is reduced. After making sure that everything is respected, the design is maken. Firstly, are done metallic pole models for tower 510 and 519 and then are designed concrete model poles for towers 510 and 519. When the models are done it is necessary to see if they are able to support the loads. Each model is introduced in the distribution line model that was made in PLS-CADD and it is proven that the model is properly designed. Each pole is optimized to use the less material possible to reduce costs but making sure that the pole support the loads. Each model is adjusted between 80 and 90% of usage, excepting the concrete pole for tower 519 that it has a usage of 57.3% because the structure couldn’t be thinner due to the model would collapse in case that it is made thinner. After modelling, it is done the economic comparison for each position in the line (towers 510 and 519). For this study it has been taken into account the civil construc-tion, the set up, and the dismantling of the older towers and its elements and also the materials that are needed for each tower. When the economic study is ended it is concluded that the choice of the tower depends on the context of the project. Lattice towers have the more expensive unitary cost, then the steel pole and then the concrete pole. However, if the line has to be constructed from the beginning, are needed more poles than lattice towers because the distance between two poles are smaller than the distance between two lattice towers, so in the end is cheaper to take lattice towers than poles in this case.