Herramienta para el cálculo de apoyos en líneas eléctricas de alta tensión

Abstract

El objetivo de este trabajo ha sido desarrollar una herramienta en Matlab para el cálculo y diseño de estructuras tridimensionales, mediante cálculo matricial, particularizada para apoyos metálicos de líneas eléctricas aéreas de alta tensión. Su finalidad es poder obtener de forma sencilla e individualmente los esfuerzos y desplazamientos resultantes de estados de cargas básicos, cuya combinación de resultados, permitan obtener directamente los resultados mecánicos de estados de cargas más complejos, sin necesidad de realizar el cálculo estructural para cada hipótesis de carga que se necesite estudiar para proyectar el apoyo. Esas hipótesis de cargas más complejas, necesarias estudiar para el diseño de apoyos, vienen recogidas en la Instrucción Técnica Complementaria ITC-LAT 07 para Líneas aéreas con conductores desnudos, recogido y aprobado por el Real Decreto 223/2008, de 15 de febrero, que establece las condiciones técnicas y garantías de seguridad a que han de someterse las líneas eléctricas de alta tensión. La herramienta resuelve de forma individual, mediante el método matricial de la rigidez y para cualquier apoyo que se dimensione, las siguientes hipótesis de carga básicas: - Fuerza del viento sobre el apoyo - Carga permanente producida por el peso propio - Carga unitaria en cada cruceta y para cada sentido de aplicación (longitudinal, transversal y vertical) El método matricial de la rigidez es la implementación más común del método de los elementos finitos. Se trata de un método de cálculo aplicable a estructuras hiperestáticas de barras que se comportan de forma elástica y lineal. Este método se basa en estimar los componentes de las relaciones de rigidez para resolver las fuerzas y los desplazamientos que sufre una estructura debido a una solicitación. Las propiedades de rigidez del material son compilados en una única ecuación matricial que gobierna el comportamiento interno de la estructura idealizada. Resolviendo esta ecuación, podemos determinar los datos que se desconocen dela estructura. Para plantear la ecuación matricial, es necesario ensamblar la matriz de rigidez global de la estructura, que relaciona los desplazamientos que se producen con las fuerzas exteriores que los provocan. Estas matrices se caracterizan por ser de gran tamaño siendo muchos de sus elementos nulos. Matlab permite trabajar de forma rápida y eficiente con estas matrices dispersas, que sumado a la gran capacidad que presenta este software para cálculos matriciales, ha posibilitado desarrollar una herramienta capaz de resolver una estructura en menos de 2 segundos de computación, además de poder realizar una representación gráfica tridimensional de la estructura.