Memoria Descriptiva - ELM

INGENIERIA DE DETALLEPARTE 1

MEMORIA DESCRIPTIVA

L.T. 220KV ENTRADA A SE HUALLANCA NUEVA

INDICE

1.0 MEMORIA DESCRIPTIVA1.1 INTRODUCCION 1.2 CARACTERISTICAS CLIMATOLOGICAS Y AMBIENTALES

1.2.1 Características Climatológicas1.2.2 Presión del viento

1.3 DESCRIPCION DEL TRAZO DE LINEA (VARIANTE) 1.4 MATERIALES A UTILIZAR

1.4.1 Conductores de Fase1.4.2 Cables de Guarda1.4.3 Aislamiento1.4.4 Estructuras de las líneas de trasmisión 220 kV1.4.5 Puesta a Tierra

1.5 CRITERIOS DE INGENIERIA1.5.1 Normas aplicables1.5.2 Criterios y condiciones de operación1.5.3 Hipótesis de Carga para los Conductores1.5.4 Criterios de Tendido de Conductores

1.6 AISLAMIENTO

2.0 METRADO Y PRESUPUESTO

3.0 RELACION DE PLANOS3.1 PLANOS A ENTREGAR

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1.0 MEMORIA DESCRIPTIVA

1.1 INTRODUCCION

La ingeniería de Detalle de la línea de transmisión en 220 kV Vizcarra – Huallanca Nueva comprende el diseño de la mencionada línea hasta el nivel de replanteo de estructuras en campo. La línea en 220 kV lleva actualmente estructuras con torres metálicas en celosía y conductores ACSR, de 592 mm².

La línea de 220 kV es en simple terna con disposición alternada y con dos cables de guarda, unos de acero galvanizado y el otro de tipo OPGW ubicados en su parte superior.

El recorrido de la línea en 220 kV comprende una longitud aproximada de 1,350 km.

El trazo de ruta de la línea de 220 kV desde la SE Vizcarra a la SE Huallanca Nueva, se desplaza por la parte alta rodeando la localidad de Huallanca, el ancho de la faja de servidumbre para la línea de 220 kV es igual a 25,00 m (12,50 m a cada lado del eje)

La faja de servidumbre, de la línea de 220 kV al ingreso de la subestación Huallanca Nueva, ocupa parte de propiedades públicas y privadas como son: Coliseo cerrado de Huanzala, local de la comunidad campesina de Huallanca, y una propiedad privada.

Dicha invasión de faja de servidumbre a las propiedades mencionadas ha sido una observación de OSINERMING, por lo que la CIA MINERA SANTA LUISA S.A. ha contratado los servicios de ENGCON SAC para realizar la obra de la variante en la llegada a la SE Huallanca Nueva, y de esta forma no afectar propiedad alguna.

1.2 CARACTERISTICAS CLIMATOLÓGICAS Y AMBIENTALES

A continuación se presentan las características climatológicas y ambientales de la zona del proyecto y en especial las presiones de viento que rige el diseño de las líneas de transmisión aérea en estudio.

Memoria Descriptiva– ELM 1.2

1.2.1Características Climatológicas

Las características climatológicas de la zona del proyecto que se utilizan en el presente estudio, se refieren básicamente a los valores de temperatura media, máxima y mínima de la zona del proyecto.

Las condiciones climatológicas para la zona del estudio son las siguientes:

Temperatura ambiente mínima absoluta : 0 °CTemperatura ambiente media : 10 °CTemperatura ambiente máxima absoluta : 30 °CHumedad relativa media : 50 %

1.2.2Presión del viento

La presión de viento que se aplicarán sobre las áreas proyectadas de los conductores, estructuras de soporte y aisladores, se calculará mediante la fórmula del CNE - Suministro 2001, regla 250.C., que a continuación se presenta:

Pv = K x V² x Sf x A

Donde:Pv = Carga en NewtonK = 0,455 Constante de Presión, para niveles mayores a 3 000 msnm V = Velocidad del viento en m/s (29 m/s)Sf = Factor de forma,

1,00 para conductores, aisladores y postes de madera.

La presión de viento para las diferentes condiciones de carga son las siguientes:

CUADRO N° 1 - PRESIONES DE VIENTO

Elementos de la Línea de

Transmisión

Presión de Viento(kg/m²)

Area 1 (3 000 a 4 000 msnm)

Postes de metálicos 39,00 Conductor de fase 39,00 Conjunto de Aisladores 39,00

Memoria Descriptiva– ELM 1.3

1.3 DESCRIPCIÓN DEL TRAZO DE LINEA (VARIANTE)

La variante a la llegada de la SE Huallanca Nueva, se inicia en el vértice V6 o Torre T6, donde se han creado dos vértices (P1 y P2) en su recorrido hacia el pórtico de la SE Huallanca. Los vértices con sus coordenadas referenciales son:

P1: Este= 287404.47 m Norte = 8 905 189.67 mP2: Este = 287 375.38 m Norte = 8 905 178.53 m

A partir del V6, el recorrido se desplaza realizando un cambio de dirección 74º (positivo) recorriendo una longitud de 53.37m en dirección nor-este hasta llegar al vértice P1, donde irá instalado un postes metálico de 100 pies de longitud; desde el vértice P1, donde realiza un cambio de dirección de 44º (negativo) la línea recorre en dirección sur-este una longitud de 31,14m hasta llegar al vértice P2, donde también irá instalado un poste metálico de 70 pies. Finalmente desde el vértice P2 donde se realiza un nuevo cambio de dirección de 53º (positivo), la línea se dirige hacia el pórtico de la SE Huallanca Nueva con una longitud de recorrido de 57.70m.

Las Estructuras dispuestas en los vértices P1 y P2, serán postes metálicos de 100 pies y 70 pies de altura total, y llevaran los conductores en disposición vertical

Cuadro de Coordenadas – Sistema PSAD56

Vértice Distancia Parcial (m)

DistanciaAcumulada (m)

Norte (m) Este (m)

V6 0,00 0,00 8 905 168,96 287 453,66P1 53,37 53,37 8 905 189.67 287 404.47P2 31,14 84,51 8 905 178,53 287 375,38

Pórtico SE Huallanca Nueva 57,70 142,21 8 905 209,22 287 326,52

1.4 MATERIALES A UTILIZAR

En la Ingeniería de Detalle de las Líneas de Transmisión 220 kV Vizcarra – Huallanca Nueva se definieron los conductores que transmitirán y protegerán la línea; estos mismos conductores serán utilizados en las variantes realizadas para el ingreso de la línea a la SE Huallanca Nueva.

Los materiales nuevos para esta variante corresponden a los postes metálicos y los aisladores

1.4.1Conductores de Fase

Memoria Descriptiva– ELM 1.4

Las características del conductor de fase de las líneas de transmisión de 60 kV y 220 kV son las siguientes:

- Nivel de Tensión : 220 kV- Tipo : ACSR- Código : CURLEW- Calibre : 1033,6 MCM- Sección : 592 mm²- Diámetro : 31,65 mm- N° de hilos x diámetro : 54x3,51+7x3,51 mm- Peso unitario : 1,981 kg/m- Carga de rotura mínima : 16 680 kg- Módulo de elasticidad final : 7 000 kg/mm²- Resistencia eléctrica 20°C en cc: 0,0545 ohm/km- Coeficiente de expansión lineal : 19,3 E-06 °C-1

1.4.2 Cables de Guarda

Las líneas de transmisión de 220 kV llevan dos cables de guarda, uno de ellos es de acero galvanizado y el otro de tipo OPGW, para la realización de la variante, sólo se considera la instalación del cable tipo OPGW

Cable de guarda con fibra óptica tipo OPGW

- Tipo : OPGW- Sección : 114,45 mm²- Acero recubierto de aluminio : 64 mm²- Diámetro : 14,94 mm- Peso unitario : 0,662 kg/m- Carga de rotura mínima : 10 304 kg- Módulo de elasticidad final : 13 250 kg/mm- Coeficiente de expansión lineal : 1,38 E-05 °C-1

1.4.3 Aislamiento

a. Aisladores poliméricos tipo tensión

Norma : ANSI e IECConexión extremo de estructura : CasquilloConexión extremo de conductor : Bola (IEC 16 mm)Material del aislante : goma de siliconaMaterial de núcleo : fibra de vidrioLongitud entre extremos : 2 630 mmDistancia de fuga : 7 519 mmDistancia de arco en seco mínimo : 2 310 mmVoltaje resistente a frecuencia industrial (IEC) Seco : 715 kV Húmedo : 605 kVVoltaje resistente al impulso tipo rayo (IEC)

Memoria Descriptiva– ELM 1.5

Seco : 1 285 kVVoltaje crítico disruptivo a frecuencia industrial (ANSI) Seco : 840 kV Húmedo : 760 kVVoltaje crítico disruptivo al impulso (ANSI) Positivo : 1 500 kV Negativo : 1 520 kVCarga mecánica especificada (SML) : 160 kN

Nota: los valores característicos propuestos han sido tomados de catálogo y cumplen con los requerimientos del cálculo.

b. Aisladores poliméricos tipo rígido horizontal (line post)

Norma : ANSI e IECTipo de montaje : sobre poste de acero galvanizadoLongitud horizontal : 3 388 mmDistancia de fuga : 7 519 mmDistancia de arco, mínimo : 2 197 mmVoltaje resistente a frecuencia industrial (IEC) Seco : 620 kV Húmedo : 510 kVVoltaje resistente al impulso tipo rayo (IEC) Seco : 1 080 kVVoltaje crítico disruptivo a frecuencia industrial (ANSI) Seco : 760 kV Húmedo : 650 kVVoltaje crítico disruptivo al impulso (ANSI) Positivo : 1 260 kV Negativo : 1 335 kVCarga de Mecánica de Flexión : 3,7 kN

1.4.4 Estructuras de las líneas de transmisión 220 kV

Las prestaciones de cada una de los postes metálicos distribuidos a lo largo de la ruta de la línea de transmisión, se detallan en el informe de Cálculos Justificativos, en ella se presentan la condición real de carga en y vanos aplicados para cada condición de distribución.

Los postes y tipos de armados considerados son:

- Postes Metálico de 100 pies de altura para armado tipo P60-100

- Postes Metálico de 70 pies de altura para armado tipo P60-70

Las condiciones de cargas para las estructuras están definidas por:

Memoria Descriptiva– ELM 1.6

Estructura tipo P60-100Aplicación : angular 43,78o

Conductor : ACSR curlew 592 mm2Cable de guarda : OPGW 114.45 mm2Angulo de Deflexión : -53,08º Vano viento : 100 mVano gravante : 100 mAltura total del poste : 100 piesPresión del viento : 38 kg/m2

Estructura tipo P60-70Aplicación : angular 53,08ºConductor : ACSR curlew 592 mm2Cable de guarda : OPGW 114.45 mm2Angulo de Deflexión : 53,08ºVano viento : 100 mVano gravante : 100 mAltura total del poste : 70 piesPresión del viento : 38 kg/m2

1.4.5 Puesta a Tierra

El sistema de puesta a tierra estará conformado por contrapesos circulares y contrapesos longitudinales, con conductor de copperweld de calibre 7 N° 10 AWG, con 40% IACS de conductividad.

Las características del conductor de copperweld 7 N° 10 AWG son las siguientes:

Sección total : 36,83 mm² Diámetro exterior : 7,77 mm Peso unitario : 0,303 kg/m Carga de rotura mínima : 34,51 kN (3 519 kg)

1.5 CRITERIOS DE INGENIERÍA

Los criterios de ingeniería se describen en el volumen de Ingeniería Básica de Líneas de Transmisión, cuyas principales partes se describen a continuación.

1.5.1 Normas aplicables

Ley de Concesiones Eléctricas (Ley N° 25844). Reglamento de Fiscalización de las Actividades Energéticas por

Terceros (D.S. N° 029-97-EM). Reglamento de Protección Ambiental en las Actividades Eléctricas

(D.S. N° 029-94 EM).

Memoria Descriptiva– ELM 1.7

Reglamento de Seguridad y Salud en el Trabajo de las Actividades Eléctricas (R.M. N° 161-2007-MEM-DM).

Código Nacional de Electricidad Suministro 2001 (R.M. N° 366-2001-EM/VME).

Reglamento Nacional de Edificaciones. Ley General de Residuos Sólidos N° 27314. Ordenanzas Municipales. Normas del OSINERGMIN.

Para los casos no contemplados en los documentos anteriores, se podrá aplicar las recomendaciones prescritas en las últimas ediciones y/o enmiendas indicadas en los siguientes documentos:

ANSI American National Standards Institute. AISI American Iron and Steel Institute. ASTM American Society for Testing and Materials. FMEA Factory Mutual Engineering Association. IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. IES Iluminating Engineering Society. NEC National Electrical Code. NEMA National Electrical Manufacturers Association. NESC National Electrical Safety Code. NFPA National Electrical Fire Protection Association. OSHA Occupational Safety and Health Administration. UL Underwriters Laboratories. CSA Canadian Standards Association. IEC International Electrotechnical Association. DIN Deustche Industrie Normen. VDE Verbau Deutsche Electrotechniker.

1.5.2 Criterios y condiciones de operación

1.5.2.1 Condiciones de Operación

Tensión nominal : 220 kV Frecuencia de la red : 60 Hz Tensión máxima de operación : 220 kV Nivel básico de aislamiento : 1 500 kVp Temperatura máxima en el conductor

de la línea aérea : 75 °C

1.5.3 Calculo Mecánico

1.5.3.1 Hipótesis de Carga para los Conductores

Las hipótesis de carga que regirán el cambio de estado del conductor tipo ACSR CURLEW de 592 mm son los siguientes:

Hipótesis 1 Condición Normal (condición EDS)

Memoria Descriptiva– ELM 1.8

Presión de viento medio, 0 kg/m² Temperatura media, 10 °C Esfuerzo unitario, 16% de resistencia a rotura nominal del conductor,

condición final (cargas para la zona B, área A1 del CNE – Suministro 2001).

Hipótesis 2 Condición de carga de viento sólo

Para cargas en la zona B, área A1, según tabla 250-1.A del CNE-2001, se establece:

Presión de viento máximo, 39 kg/m². Temperatura, 5 °C

Según la regla 261.H.2.a. se verifica que el esfuerzo máximo del conductor, no supere el 60 % de la resistencia a la rotura nominal, aplicando factor de sobrecarga igual a 1,0.

Hipótesis 3 Mínima Temperatura

Presión de viento reducido, 0 kg/m² Temperatura, 0 °C

Hipótesis 4 Condiciones de máxima temperatura

Para cargas en la zona B, área A1 Presión de viento, 0 kg/m² Temperatura, 40 °C (temperatura en condición final en donde se

incluye la temperatura ambiente máxima de 30° + temperatura del conductor 10°)

Se utiliza en la ubicación de estructuras y verifica la distancia de seguridad del conductor respecto al suelo.

Sin embargo en la distribución de estructuras, la tensión considerada para el tendido de conductor se establece un tiro para vano flojo igual al 5%.

1.5.3.2 Hipótesis de carga en postes metálicos

Las hipótesis de carga a considerar para los postes metálicos actuando como anclaje angular para ángulos son los siguientes:

a) Hipótesis 1: Condición de viento máximo, con presión de viento transversal máximo sobre conductores, cables de guarda, estructura y aisladores igual a 39 kg/m² a una temperatura de 5 °C.

b) Hipótesis 2: Condición de viento máximo, con presión de viento a 45º del eje de la línea sobre los conductores, cables de guarda, estructuras y aisladores a 39 kg/m2 a una temperatura de 5 °C.

Memoria Descriptiva– ELM 1.9

c) Hipótesis 3: Condición excepcional, rotura de conductor superior, con presión de viento igual a 0,00 kg/m² a 10 °C y esfuerzo unitario EDS final.

d) Hipótesis 4: Condición excepcional, rotura de conductor intermedio, con presión de viento igual a 0,00 kg/m² a 10 °C y esfuerzo unitario EDS final.

e) Hipótesis 5: Condición excepcional, rotura de conductor inferior, con presión de viento igual a 0,00 kg/m² a 10 °C y esfuerzo unitario EDS final.

f) Hipótesis 6: Condición inicial para el montaje de conductores, con presión de viento igual a 0,00 kg/m² a una temperatura de 10°C y esfuerzo unitario EDS inicial.

1.5.3.3 Factores de sobrecarga

Los factores de sobrecarga para instalaciones con construcción Grado C, para las estructuras metálicas de acero, son los siguientes:

a) De la Tabla 253-1Factor de Sobrecarga

Cargas verticales 1,50 Cargas transversales

Debido al viento 2,20 Debido a la tensión en el conductor 1,10

Cargas longitudinales En los cruces, en general Ningún requeri-

miento En los cruces en los amarres (anclajes) 1,10 En cualquier lugar, en general Ningún requeri-

miento En los amarres 1,10

Los factores de resistencia de la tabla 261-1.A a utilizar, presentan los siguientes valores para los diferentes tipos de estructuras:

b) De la Tabla 261-1.A

Factores de resistencia para ser utilizados con cargas de la regla 250.B Estructuras de metal y concreto pretensado 1,0

Las hipótesis para la determinación del árbol de carga de los postes metálicos, se verificará para las condiciones iníciales de carga del conductor

1.5.4 Criterios de Tendido de conductores

Memoria Descriptiva– ELM 1.10

En la localización de estructuras, se considera en el tensado de los conductores activos un tense igual al 5% del tiro máximo del conductor, esto debido a que la línea de transmisión de 220kV inicialmente se encontraba a un tense menor antes al ingreso al pórtico de la SE Huallanca Nueva.

De acuerdo a la relación de flechas que debe existir entre el cable de guarda y el cable del conductor activo, es que al cable de guarda tipo OPGW para vano flojo le corresponde un tense equivalente al 3.2% del su tiro de rotura.

El perfil y planimetría mostrado en los planos del proyecto se observa la localización para la condición de temperatura máxima y se verifica la distancia mínima de seguridad al suelo.

1.6 AISLAMIENTO

Para el cálculo de aislamiento se toman los resultados de los parámetros mecánicos y eléctricos en la selección de aislamiento realizado en el Estudio Definitivo para la línea de transmisión 220kV SE Vizcarra – SE Huallanca Nueva, a partir de las siguientes condiciones climatológicas y ambientales en la zona del proyecto:

- Altitud máxima : 3 675 msnm- Temperatura media : 10 °C- Temperatura máxima : 30 °C- Temperatura mínima : 0 °C- Humedad relativa media : 50 %

La SE Huallanca Nueva se ubica en 3 375 msnm, mientras que la altitud máxima en la vairante es de 3 581 msnm, en el vértice V6.

De los resultados del estudio definitivo se obtiene que la rotura del aislador deba ser 160 kN.

De la misma forma se tomaron los parámetros calculados en el diseño eléctrico del Estudio Definitivo LT 220 kV Vizcarra – Huallanca Nueva, obteniéndose:

Descripción de Parametros Electricos

Parámetros calculados

Voltaje Resistente Sobretensión

Frecuencia Industrial362,19 kVrms

Voltaje Resistente Sobretensión de

Maniobra906,94 kVpico

Distancia de FugaMínima con 25 mm/kV

Norma IEC – 8157519 mm

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2.0 METRADO Y PRESUPUESTO

El Metrado y Presupuesto son referidos al suministro, transporte, montaje electromecánico y obras civiles para la construcción del tramo de la L.T. 220 kV del ingreso a la subestación Huallanca Nueva, los cuales han sido determinados a partir de los planos del proyecto. A continuación se presentan el resumen del Presupuesto Referencial para la ejecución de la obra.

RESUMEN GENERAL COSTO DE OBRALT 220 KV ENTRADA A SUBESTACION HUALLANCA NUEVA

ITEM DESCRIPCION COSTO TOTAL US$

I Suministro de Materiales 4 545.50II Montaje 21 150.00III Obras Civiles 4 700.00IV Transporte 1 850.00V Supervisión 2 500.00

TOTAL OBRA 34 745.50IGV 6 254.19TOTAL GENERAL OBRA 40 999.69

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3.0 RELACIÓN DE PLANOS

3.1 PLANOS A ENTREGAR

Se entregan los siguientes planos del proyecto de la línea de transmisión de 220 kV entrada a la SE Huallanca Nueva.

Ítem Descripción Nº Plano1 Planimetría del Trazo de Ruta ATAL-5012 Perfil y planimetría ATAL-5023 Poste Metálico 220kV – Estructura de anclaje

angular P60ATAL-503

4 Diagrama de carga Poste P60-100 ATAL-5045 Diagrama de carga Poste P60-70 ATAL-5056 Conjunto de Aislador – Detalle de anclaje para

OPGWATAL-506

7 Placa de Señalización en postes metálicos ATAL-5078 Sistemas de puestas a tierra ATAL-5089 Cimentación en postes metálicos ATAL-509