Calculo mecanicos

“Calculo mecánico: Flechas y Tensiones”.
I. OBJETIVOS.
 Que el estudiante simule la influencia de la variación de las condiciones ambientales en los valores de
la tensión mecánica de los conductores y cables de tierra.
 Que el estudiante se familiarice con la determinación y el uso de la plantilla de flechas, principalmente para las condiciones extremas de operación.
II. INTRODUCCIÓN.
Losconductores de las líneas eléctricas generalmente son cables, en su mayor parte heterogéneos, es decir, que están formados por grupos de conductores de diferentes materiales (combinación de conductores de aluminio y acero, cobre y acero, etc.).
Por tanto, el cálculo mecánico de éstos conductores debe hacerse en función del módulo de elasticidad y del coeficiente de dilatación, correspondientes ala proporción en que se encuentren el aluminio y el acero (éstos valores son proporcionados por el fabricante). Las influencias atmosféricas que determinan el comportamiento mecánico de los cables (modificando la tensión mecánica que se dio a los mismos cuando se tensaron) son principalmente:
 Las variaciones de la temperatura ambiente, que por efecto de contracción o dilatación alteran lalongitud de éstos, haciéndola mayor o menor.
•Si la temperatura aumenta, la longitud del cable se alarga (aumentando su flecha) y su tensión mecánica disminuye.
•Si la temperatura disminuye, la longitud del cable disminuye (disminuyendo su flecha) y su tensión mecánica aumenta.
 La fuerza que ejerce el viento sobre los conductores, que actúa como una sobrecarga, ya que al sumarse con el propiopeso del cable hace que el efecto sea el de un aumento aparente de dicho peso.
 La fuerza que ejerce la escarcha (hielo) sobre los conductores, supone otra sobrecarga, de acción vertical, que se superpone al peso propio del cable, ésta condición se aplica a zonas geográficas de baja temperatura.
Resulta, por tanto, indispensable tomar en cuenta las modificaciones que sufre el conductor portemperatura o sobrecarga para conocer si para cualquier situación se han de cumplir las prescripciones reglamentarias de aislamiento y montaje.
Todas las modificaciones que se deban prever en el funcionamiento mecánico de las líneas se reflejan en una relación entre ellas, que se llama “Ecuación de Cambio de Estado”. Dos criterios generales se utilizan para el cálculo de tensiones y flechas:
 Lacurva de la catenaria, en donde se asume que la masa del conductor está uniformemente distribuida
a lo largo de la longitud del arco descrito por dicho conductor la tensión mínima en el cable está en el
Facultad de Ingeniería.
Escuela de Eléctrica.
Asignatura: “Diseño de
Líneas de Transmisión”.
punto más bajo y la tensión máxima está en los puntos de apoyo. La tensión en cualquier punto delcable consta de dos componentes: una horizontal (que es uniforme a lo largo del cable) y una vertical (que varia desde cero en el punto más bajo del cable hasta un valor máximo en los soportes). Lo anterior significa que la tensión total en el cable es variable.
 La curva de la parábola, se asume que la masa del cable está uniformemente distribuida a lo largo de una línea horizontal que depende delos puntos de soporte del cable. La ecuación matemática del cable es la de una parábola.
Los resultados de ambos métodos son similares cuando la relación flechavano es pequeña, sin embargo, la diferencia en los resultados llega a ser considerable a medida que la flecha aumenta. Por tanto, para vanos largos en donde la flecha es más grande, se tendrá una diferencia entre ambos métodos. El métodode la parábola, más sencillo, se limita a relaciones flechavano menores que 0.05 y el método de la catenaria para relaciones entre 0.05 y 0.20. Difícilmente se encontrarán relaciones mayor a 0.20.
La Ecuación de Cambio de Estado se define como:

Donde:
: coeficiente de dilatación lineal del conductor [ °C ].
2: temperatura final del conductor [ °C ].
1: temperatura inicial del conductor...