Líneas Eléctricas Aéreas y Subterráneas: Estructura, Materiales y Diseño

Líneas Eléctricas Aéreas y Subterráneas

2.1 Tipos de Líneas Eléctricas

2.1.1 Líneas Aéreas

Las estructuras que soportan los elementos de una línea eléctrica aérea (aisladores, conductores, etc.) se denominan apoyos. Estos mantienen los componentes separados del terreno. Tanto en Media Tensión como en Baja Tensión, las redes aéreas pueden estar constituidas por:

• Conductores desnudos tendidos sobre aisladores.
• Conductores aislados trenzados en haz tensados.
• Conductores aislados trenzados en haz posados.

2.1.2 Líneas Subterráneas

La distribución en grandes núcleos urbanos a menudo requiere, y en ocasiones obliga, a utilizar canalizaciones o conductores enterrados. Esto se debe tanto a la seguridad como a la estética urbana. Las redes subterráneas son más costosas que las aéreas, debido a la excavación, la complejidad de los conductores y la señalización.

• Conductores aislados alojados en tubos o conductos.
• Conductores aislados alojados en galerías.

2.2 Equipos, Dispositivos y Materiales

Para la construcción de redes aéreas, subterráneas o mixtas, el material debe cumplir con las normas de las Empresas Suministradoras de Energía (E.S.E.) y otras normas aplicables (UNESA, CEI, DIN, UNE, EN, RU, etc.).

Características eléctricas:

• Tensión máxima: 24 kV eficaces.
• Tensión de ensayo al choque: 125 kV cresta.
• Tensión de ensayo a frecuencia industrial: 50 kV eficaces.

En redes de distribución aéreas en M.T., los niveles de contaminación de la zona influyen en la selección de materiales. Estos niveles son:

Nivel Medio:

• Zonas industriales sin humos altamente contaminantes y densidad media de viviendas con calefacción.
• Zonas de alta densidad de población o industrias con lluvias frecuentes.
• Zonas expuestas al viento del mar, alejadas de la costa.

Nivel Fuerte:

• Zonas con polvo conductor y humos que producen depósitos espesos.
• Zonas próximas a la costa expuestas a nieblas o vientos contaminantes (conductor de cobre recomendado).
• Zonas desérticas con periodos de lluvia, vientos fuertes con arena y sal, y condensación regular.

Para instalaciones aéreas en zonas de nivel medio, se utilizan aisladores de vidrio o sintéticos (Composite). Si se usan aisladores de vidrio tipo U 70 BS, se colocan dos por cadena, con las siguientes características:

Aislador de Vidrio U 70 BS

• Carga de rotura: 7.000 daN
• Diámetro máximo parte aislante: 255 mm
• Línea de fuga: 310 mm
• Paso nominal: 127 mm
• Diámetro de vástago: 16 mm

En cadenas de dos elementos:

• Tensión de contorneo bajo lluvia a 50 Hz durante un minuto: 72 kV eficaces.
• Tensión a impulso tipo rayo valor de cresta: 190 kV

Potencia máxima del cable: P_max = √3 * V_línea * I_{línea_máxima}

Caída de tensión: ΔV = √3 * I_máxima * (R * cos φ + X * sen α)

Pérdida de potencia de la línea: P_pérdidas = 3 * R * L * I²_máxima * 10^-3

2.3 Autoválvulas (Pararrayos)

Las autoválvulas son pararrayos de resistencia variable (no lineal) que protegen contra sobretensiones en redes de A.T., especialmente transformadores y cables. La norma UNE 21087 establece los valores de ensayo. Los pararrayos de 5 kA y 10 kA son adecuados para redes de M.T. La tensión nominal del pararrayos (U_np) debe ser superior a la tensión más elevada entre fase y tierra a 50 Hz: U_np ≥ 1,05 * U_m * C_pt. El margen de protección (MP) debe ser al menos del 20%, idealmente cerca del 30%.

La instalación de pararrayos se realiza uno por fase, cerca del elemento a proteger. La conexión a tierra debe seguir la MIE-RAT 13. Ap. 6.2 y 6.3.

2.4 Acciones sobre las Líneas

Al tender una línea, se deben considerar las fuerzas que actúan sobre los conductores: peso propio, hielo, viento y temperatura. El R.L.A.A.T. (Reglamento de Líneas Aéreas de Alta Tensión) en sus artículos 16, 17 y 27 indica las acciones a considerar:

Art. 16: Viento - Se considera un viento de 120 km/h (33,3 m/s) perpendicular a las superficies. Se especifican presiones para diferentes elementos (conductores, cables, superficies planas, cilíndricas, etc.).

Art. 17: Hielo - Clasifica el país en tres zonas (A, B y C) con diferentes sobrecargas de hielo según la altitud.

Art. 27: Tracción máxima admisible - Define la tracción máxima para conductores y cables, considerando sobrecargas de viento e hielo según la zona. También se consideran fenómenos transitorios como vibraciones.

Flechas máximas: Se deben determinar las flechas máximas de los conductores bajo diferentes hipótesis (viento, temperatura, hielo).

La Ecuación Cambio de Condiciones relaciona dos estados de una línea eléctrica, considerando las variaciones de carga por hielo, viento y temperatura.