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de suspens<í^','-- `z.,n lid.,
YLa
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Por
GUSTAV O SU B IRATS ROD RIGUE Z
Ingeniero Industrial , - COBRA, S. A.
rodueción
El tendido de conductores de las líneas aéreas
,1c alta tensión se efectúa, en general, disponiendo
t,rta polea en el extremo inferior de cada cadena
d,, suspensión y haciendo pasar el cable por la
.tl1anta de aquélla. En tales circunstancias, y en
1, :, nos no horizontales o líneas con vanos des-
se observa que las cadenas pierden su ver
i didad, por no ser iguales los valores de compo-
nentes horizontales de la tracción del conductor
la entrada y a la salida de la polea. Dicha igual-
id, sin embargo, sí deberá cumplirse para el con-
Ehnctor engrapado y suspendido de cadenas vertí-
, .líes. Esta discrepancia entre las condiciones de
t ,1uilibrio del conductor sobre poleas y engrapado
l,liga a resolver dos cuestiones, a fin de dejar la
líu,ea perfectamente regulada:
1,a: Determinación de las flechas con el con-
ductor sobre poleas.
2.a: Determinación de los puntos de engrape del
ut+luctor.
Hit los apartados que siguen se resumen diversos
rrti iodos a seguir para el cálculo, en los que se ha
tendido compaginar simplicidad y exactitud.
Nomenclatura
endo n el número total de vanos de la serie a
liar, y dando al subíndice i los valores 1, 2,
n, la convención adoptada es la siguiente:
= vano horizontal en metros.
apoyo i y en el i = 1, en metros. Dicho valor es posi-
tivo cuando la cota del i es inferior a la del i -,- 1 (vano
ascendente en el sentido de las i crecientes) y vice-
versa.
= flecha vertical en el centro del vano.
= peso del conductor en hg/m.
= peso de una cadena de suspensión con su polea,redu-
cído al punto de sujeción de la grapa , en Kg,, dividido
por el número de conductores por fase,
bi = vano real (cuerda) en metros.
el = diferencia de cotas entre los puntos de engrape en el
h
P
ES = módulo erístico X sección del conductor en hgs
1 = longitud de una cadena de suspensión en metros.
Conductor sobre poleas:
11i = tracción horizontal del conductor en el vano i., en hg.
tli = tracción del conductor en el punto medio del vano i,
en kilogramos.
Ti = tracción del conductor a la entrada o a la salida en la
polea del apoyo i, en Kg.
Conductor engrapado:
11 = tracción horizontal del conductor en cualquier vano
de la serie, en Kg.
-Nota: Se ha convenido en que el vano i sea el com-
prendido entre los apoyos i e i + 1, de modo
que, si la serie consta de n vanos, los amarres
extremos serán los apoyos 1 y n + 1.
lA. N.° 11 - NOVIEMBRE 1968 527
Esquema del método
-A. grandes rasgos, el método de determinación
de los puntos de engrape del conductor a fin de
lograr la verticalidad de las cadenas de suspen-
sión, se basa en la resolución de las ecuaciones que
ligan los estados de equilibrio del cable sobre po-
leas y sobre grapas. El proceso se ha desarrollado
en tres etapas:
1.11: Determinación de las tracciones horizon-
tales del conductor sobre poleas para todos los
vanos de la serie, a 150 C. Se ha elegido esta tem-
peratura por considerar que es la media anual más
frecuente en nuestro país, con lo cual las cadenas
permanecerán verticales durante la mayor parte
del año. Pequeñas diferencias de temperatura no
descompensan sensiblemente dicha verticalidad.
2.11: Cálculo de las flechas del conductor sobre
poleas, a la temperatura de regulado.
3.a: Determinación de los puntos de engrape.
Para poder calcular los valores citados se preci-
san los siguientes datos, que normalmente deben
figurar en el Proyecto de la linea:
Geometría de la línea (vanos y desniveles).
Gráfico de tensiones del conductor engrapado,
en función del vano regulador y la temperatura.
Para aplicar el método en obra hay que regular
el conductor sobre poleas, de acuerdo con las tablas
de flechas citadas. Se debe proceder luego a mar-
car sobre el conductor todos los puntos de engrape,
tras lo cual hay que efectuar el engrapado de la
serie. Debe insistirse en el hecho de que no hay que
efectuar el marcaje y engrapado simultáneamente
en cada apoyo, sino que hay que realizar, en pri-
mer lugar, el marcaje completo de la serie, y des-
pués, el engrapado completo.
4. Leyes de recurrencia entre las tracciones del
conductor sobre poleas
4.1. Ley grá e recurrencia.
La suma de las componentes verticales (le la
tracción en amibos extremos de un vano equivale
al peso del conductor en él contenido. ®, en otras
palabras, la resultante de las reacciones de los
apoyos que limitan un vano, sobre el conductor
de dicho vano, equilibra al peso del mismo. Según
ello, el polígono funicular correspondiente al equi-
librio sobre poleas del conductor del vano i será el
triángulo de trazo grueso de la figura, en el cual
mi es paralela al segmento bi, que une los extremos
del vano. Por tanto, se puede construir el diagrama
de tracciones de toda la serie a partir de un
valor conocido Mi, sin más que situar ordenada
sucesivamente todos los segmentos Pb, sobre kiii,i
pb¡
Fig. 1
recta vertical, trazar por el punto medio (le cada
uno de ellos una semirreeta paralela a bi y 11cm ^^r
sobre ella el valor de M. Con ello queda determi-
nado el polígono funicular correspondiente ¿ii
vano i, y girando los vectores Ti y Ti -1 1, segü
se indica en la figura, hasta que corten a las senni-
rreetas paralelas a las bi _ , Y bi -1- , de los vano:
contiguos, se construyen los funiculares de dicho-
vanos. Aplicando reiteradamente el proeedimient o
indicado, se completa el diagrama de la serie.
4.2. Ley analítica de recurrencia
En virtud de que la diferencia entre los valore-
absolutos de las tracciones del cable en dos puntos
de una misma catenaria equivale al peso de una
longitud de conductor igual a la diferencia de cotas
entre dichos puntos, se cumplirán las relaciones:
==Ti = Mi -1 p
2
ci
p .Íj -'-2 =T-,
Fig. 2
ci_1 I
2
DYNA N.' 11 - NOVIEMBRE 1968 528
Mk=M1+p
1
p=a4 b H
Si interesase la ley de recurrencia de las traccio-
nes horizontales, bastaría con hacer.
bi
mi = Hi --
a¡
En^rigor, ,fi deberían ser los valores de las flechas
del conductor sobre poleas a la temperatura de
j ^^gulado. Pero atendiendo a la notable simplifi-
ación y pequeño error que ello introduce, pueden
utilizarse en su lugar los valores de las flechas del
unductor engrapado a 150 C.
Ecuación que liga los valores de las tracciones
del conductor sobre poleas y engrapado
El valor de 11 y los n valores de las Mi deben
cumplir la ecuación que expresa que la longitud
i7atural del conductor de la serie sea la misma, se
halle sobre poleas o engrapado. Se entiende por
longitud natural la que posee el cable, a una de-
1-,rminada temperatura, sin estar sometido a trae-
ión, es decir, una vez deducida la deformación
elástica debida al estado tensional en que se halle.
u expresión es, de acuerdo con la simbología
uloptada,
L=b±-
24bH2 ES
bien, si se prefiere,
L=b
p2 a2 b a M
24M2 ES
Así pues, la ecuación buscada es, suponiendo que
1 inclinarse las cadenas se producen variaciones
)reciables en los valores de
p2
24 1-12
P2
24
n
n
ai''
ci 4- ck
H
bi ES
ai4
bi Hi2
N.' 11 - NOVIEMBRE 1968
n
ti
En el caso de existir pequeñas diferencias de
tracciones entre el estado del conductor sobre po-
leas y engrapado (líneas con vanos poco desnive-
lados, o de longitudes no muy dispares), se puede
prescindir de la diferencia de deformaciones elás-
ticas entre ambos estados , con lo que la ecuación se
reduce a
0i4
bi Hi2
n
H =
n
bi Hi2
4
o bien
que expresa que la suma de los excesos de longitud
de conductor sobre la luz del vano sea invariable
al ser pasado de poleas a grapas.
Determinación de las tracciones del conductor
sobre poleas
El problema está determinado, pues para deter-
minar los n valores de las Hi, supuesto conocido
el valor de H, que debe constar en el proyecto de
la línea, se cuenta con las n - 1 ecuaciones de
recurrencia dadas en el apartado 4, y con la ecua-
ción general indicada en el S.O. No obstante, salvo
en los casos particulares muy sencillos, no resulia
posible resolver el sistema de un modo directo,
debiendo proceder por iteración.
Para ello se debe elegir un vano base entre todos
los de la serie, en el cual deberá cumplirse que la
diferencia de tracciones del conductor sobre poleas
y engrapado sea la menor posible. Conviene tomar
como base un vano situado a una altura intermedia
entre las del más elevado y el más bajo de la serie
y de una longitud parecida -a la del vano medio
regulador, ya que, según suele expresarse vulgar-
mente en el lenguaje de líneas, «el vano bajo se
come al alto, y el grande se come al chico».
El proceso a seguir es el siguiente:
Se elige, según se ha indicado, el vano base,
asignando en el mismo a la tracción horizontal del
conductor sobre poleas a 150 C un valor Hk elegido
a sentimiento (se recomienda tomar Hk = H a
150 C).
A partir del valor de Hk se determinan, por cual-
quiera de los procedimientos apuntados en el
529
apartado 4, los valores de Hl H2 ...... Ha.
Estos valores no serán los de las tracciones a 150 y
sobre poleas, ya que se ha partido de una estima-
ción del valor HI,. Puede elegirse ahora entre dos
caminos:
1.0 Mediante los Hi así calculados se determina,
con las ecuaciones del apartado 5.0, el valor H' de
la tracción horizontal que tendría el conductor de
la serie a 150, engrapado, en la hipótesis de partida
así estimada. Este valor de H' será, en general,
distinto del real H previsto, en cuyo caso se deberá
repetir todo el proceso partiendo un nuevo valor
o si se prefiere
H'k = 1-11, — H - H'
H'k =
H'
Se obtendrá así otra tracción 1I"; si se cumple
que H" H, las tracciones reales a 150 del conduc-
tor sobre poleas serán las ya determinadas a par-
tir de H'1,. En caso contrario, debe volverse a re-
petir el proceso cuantas veces sea necesario, hasta
llegar a un valor H`m) = H, indicativo de que la
última serie obtenida de valores de las Ti¡ es la
correcta.
2.0 La ecuación general dada en el apartado 5
lnaede ser escrita en la forma
tais
bt
Ir
p '-t aia
24 bi Hi'
1 1
i --
El valor de F depende de una sola variable in-
dependiente Hk (tracción asignada al vano base),
ya que todas las demás Hi dependen de Hl, a tra-
vés de las relaciones dadas en 4.2.
El valor Hk será correcto cuando se cumpla
que F = 0.
En caso contrario, el nuevo valor buscado será
r
H = Hk ± dHa,
l;
cumpliendo dHk la relación
en la cual:
dF
d H 1¿
aF
a I3i
dF
F + --dHk=O
d 1111
y según se deduce de 4.2.
d iii al blc
d Hk al, bi
En resumen, se calculará dHl, a partir de la sr"
laeión anterior, haciendo
n
bi
ES
p' aid
12 bi Hi'
ni
bi
7. Cálculo de las flechas de regulado sobre polea,
Existen numerosas expresiones que dan el valor
do de la flecha. Se recomiendan espe-
e, por su sencillez y precisión. las dos
es:
pai b
811
para vanos moderados
pai bí P^ a,
1
8 Hi 18 Hi-
para vanos de gran longitud.
En estas ecuaciones, sin embargo, Hi debe ser
el valor (le la tracción a la temperatura de regulados
mientras que en el capítulo anterior han sido cal-
culadas las if para t = 150 C. Se puede, por un
sencillo procedimiento, hallar las Hi a cualquier
temperatura, sin necesidad de plantear la vena-
ción de cambio de condiciones para cada vano en.
que interese conocer la flecha.
En efecto, se sabe que todos los vanos de la serie
obedecen a una misma ecuación de cambio de
condiciones, que, expresada como ecuación di-
tensado, adopta la forma
A
¡-- BH + C
Hr
en que solamente C depende de la tracción asignada
al conductor en las hipótesis de partida. Si el es-
tado de tense del conductor sobre poleas es otro
distinto, ello equivaldrá a haber partido de otra
ecuación de cambio de condiciones.
Y, DF dHi A
=_-+BHi- C'
a Hi dHk Hit
p2 ai4 bi cuya curva representativa sería la correspondiente
12 bi Hi' ES a los valores de H, pero desplazada paralelamente
n
I1 :-1
ES
1
1 DYNA N.- 11 - NOVIEMBRE 1968 530
isma en la dirección del eje de temperatura
adas) en un valor C - C.
o se conoce un punto de paso de esta nueva
tiur (el correspondiente a IHi a 150), queda de-
raJnada la misma y sobre ella puede hallarse el
Por tanto, en el centro del vano i el cable se
habrá elevado en la siguiente magnitud:
di- + di"+,
41
3.0 La longitud efectiva de la cadena es mayor
con polea que con grapa, exceso al que designa-
remos e.
Resumiendo :
La correción de flecha, es decir, el valor que hay
que sumar a la flecha sobre grapas para obtener la
«flecha» sobre poleas, es:
15°C
I-Ii di-;-, - di
dfi=fi 11 ----- 2
FI
di2 ;- di2
41
Fig. 3
calcularse para cada vano el valor
se efectuar el proceso arialiticiuiicnte,
etor engrapado, diferencia duda i
1 conductor sobre poleas menos la flecha
ha corres pondien
aalquier temperatura, coa el que se
P2
48 112
-t -
'Ti
II
valor es el que debe ser sumado a la flecha
aductor engrapado para poder flechar sobre
leo obstante hay que efectuar tres corree-
más :
Al inclinarse las cadenas, el vano pasa del
ti¡ al nuevo calor al + di _1 1 -- di (ver liga-
lo que producirá un incremento de flecha
por
-fi
al
adamente
2 1
i + di s- , - di
2fi-
- di
al
li'',l punto de apoyo del cable sobre la polea
entra a mayor altura en una cadena incli-
ne en una vertical. Este incremento de al-
aproximadamente
di2 di2<-ri
- en el apoyo i, y - en el i -- 1.
1 - NOVIEMBRE 1968
2 1
Este valor sólo es correcto para t _ 150 C. No
obstante puede admitirse que se conserva constante
al variar la te.raperatura, ya que el error que con
ello se cornete es despreciable.
fl. Corrección de las inclinaciones de las cadenas
La longitud de conductor que media entre la
vertical del punto de suspensión de la cadena y el
1>unto de engrape e> igual a la diferencia entre las
longitudes naturales del conductor engrapado t-
sobre poleas desde el origen de la serie hasta el
apoyo considerado.
De acuerdo con la regla de signos dada en la fi-
gura 4 se tendrá:
i - 1
ES
Signos de
/3i, ái y di
531
ajn
al
bj- bj 11
1 1
Fin
AB=
En primera aproximación se puede prescindir
de la deformación elástica, con lo cual
i-1
Como interesará hallar los valores de 8i por
recurrencia, deberán aplicarse en la práctica las
expresiones
el=o ;bi=
p" a{^ 1
24bi
bi_1
1 1 1
z 1-1 i -1
(11-- -ti-1)
E S
o en primera aproximación:
P2 ali-1
24bi
1
112 1-1 2 i-- 1
Interesa ahora conocer el valor de di, dado apro-
madaurente por
di=ltg;i
Según la convención adoptada para los signos,
se obtiene:
11i---- 1ti -1
el bi - 1 - bi
p Al- gi--1-tti---i p
taio¡ 2
o en su expresión más sencilla
tg•fIi
-ti¡ - TI¡ -
p p (yi-1 ± xi)
operaciones resultan muy laboriosas, por lo cpr
recomienda la utilización de un computador 1l
Irónico.
Se incluye seguidamente una ficha de t :il
reco3nendándosc consultar los capítulos ano,
de este estudio antes de obtener los valo
cada columna.
En los casos de series con fuertes desniv(-a,^.
vanos muy desiguales , en que se observen. r!
reneias entre H y las Hi superiores al 10 o
viene considerar la deformación elástica d1.i
doctor.
En la actualidad son frecuentes los problennli:- +t^
fechado, al ser efectuado en muchas oca -io1,t
sobre poleas, partiendo de las tablas de flecliat- ah
conductor engrapado, con lo que resulta impu ^},if
obtener una correcta regulación en todos los yiuut
Por otra parte, la corrección de inclinaciones ds
cadenas, que en muchas ocasiones efectúa el 1„ 1
sonal (le obra a sentimiento, representa una co
tosa pérdida de tiempo. Con la correcta ipliciu 1í1
del método resumido en el presente estudia,
pretende eliminar estos dos inconvenientes.
1. Datos numéricos
p=_ .1...11 - .ES -- _._-...
1 P == en los apoyos
1 P = , en los apoyos
1 P = en los apoyos
La numeración de apoyos y vanos y los valor-
de al y et figuran en la ficha de cálculo,
en que P es el peso de la polca más la mitad del
peso (le la cadena de aisladores, dividido todo ello
por el número (le conductores de una fase; y las 2. Proceso de cálculo
expresiones de yi_t y de xi son:
2i-t
yi 1 =
2
xi =
al
2 p al
En resumen, el valor buscado es
Di - Ii - di
que resulta positivo cuando el punto de engrape
queda desplazado desde la polea hacia el final de
la serie y negativo en caso contrario.
9. Conclusión. ficha para la ordenación del
cálculo
El proceso se ha desarrollado en vistas a la reso-
lución manual del problema; no obstante, las
2.1. Calcular los valores
'ndo
bi =
a columna
2.2. Calcular los valores de la columna (i I1,I-
cienndo
fi
p al bi
8 tt
2.3. Calcular los valores (le las columnas,
10 y- 11.
2.4. Hacer en la columna 9
calcular, en la 8,
¡4 =14
DYNA N.° 11 - NOVIEMBRE 1968 532
10 % de los valores de D, por lo cual se omitió esta
simplificación.
El tiempo empleado en el cálculo de cada serie
fue, en promedio, de unas cinco horas . Los resul-
tados fueron resumidos en impresos del tipo que se
adjunta al final de este apéndice , en donde las
flechas indican el sentido en que hay que efectuar
la compensación, tomando como origen el punto
medio de apoyo del conductor sobre la polea y
como extremo el punto de engrape.
APENDICE
Una cuestión que merece mención especial es la
concerniente al peso del operario, que, evidente-
mente, debe ser sumado al de la polea, habiéndose
comprobado en esta línea que la omisión del mismo
alteraba los valores de las compensaciones en unos
cuatro centímetros en promedio, por lo que no se
prescindió de tal factor, adoptándose para los
cálculos un peso de hombre más herramienta de
80 kilogramos.
Por otra parte, se comprobó en obra que al des-
CORRECCION DE INCLINACIONES DE CADENAS
Conductor p Kghn, N a 15' C=__-Kg.
Peso de una cadena de suspensión Q-- Kg .5-+R
alió al cálculo, y aplicación en obra, de eom-
torgtad de una Cadena con poleo t - -
Aumento de to
ic
tus por potep^ e=
rz15
cn el cese de no cwtsiderar tos defor m¢cia res e{ás,í<es. o:*iiose Ic ca_annc i4,y en ta IS cei cútese (, P (ti-- )
YL
Si se ccicv!an las H 9 .^ents yr oc.sz .t. , ..,.,.s j t . n _ _ _ K _, d..-d. d:.4..
533
(-llar las restatítes Mi mediante
Mi -i- 1 = Mi -r (I) o bien Mi _, _ Mi - (7)
.5. A partir de las Mi, calcular los valores de
columnas 9, 12 y 13.
2,6. Hallar el valor II'
ación
p2
24H'2
P2
24 1
pensación de cadenas en la línea citada, de tipo
dúplex con conductor Hawk, en la que hay dos
clases de cadenas de suspensión: sencilla, con una
longitud de 3,07 m. y un peso aproximado de
75 Kg., y doble, de 3,40 m. y 160 Kg., respectiva-
mente (dichas longitudes fueron medidas hasta la
garganta de la polea). El peso de una polea dúplex
era de 100 Kg.
No se empleó calculador para resolver el proble-
ma. Los valores de las tracciones del conductor
sobre poleas fueron calculados analítica y gráfica-
mente, observándose diferencias no superiores al
dos por mil. El procedimiento, en ambos casos,
fue iterativo, y en ninguna ocasión fue preciso
efectuar más de dos iteraciones para obtener com-
patibilidad entre las tracciones sobre grapas y
sobre poleas.
Se vio que despreciar las deformaciones elásticas
del conductor, al pasar de poleas a grapas, aca-
rreaba errores, que en algún caso sobrepasaban el
ladeduciéndolo de
II'
ES
1
bi Hi
se cumple que
1H-II'i1,
!-npletar el resto de las columnas . En caso con-
rio, partir de un nuevo valor
al4
bi
11- _=2H-H'
oceso.
a teoría, el último valor de 8i debe ser cero.
1t1 la práctica puede admitirse que oscile entre
0,02. Si no se cumple esta condición existe un
cálculo y deben repasarse las operaciones.
.8. Debe poner especial atención en utilizar
Itt cantidad con su signo correspondiente, Son
u,-t hptibles de ser negativos los valores de las co-
I t l l i tas 5, 7, 14, 15, 16, 17, 18, 19 y 20.
El subíndice del valor que conste en una
-¡¡la cualquiera coincide con el número que fi-
,a c?i la casilla , alineada con aquélla, y perte-
a la columna 1 o a la 2, según corres-
RESULTADOS PRÁCTICOS
a W', ENIDOS EN LA APLICACION DEL METODO
Línea a 220 KV. San Clemente-Rubí, propiedad
de E. E. C. S. A.
1 ti los meses de octubre y noviembre de 1967 se
Peso de uno potes de tendido R= Kg
Nhmero de conductores por tase F_.
OQC;O 0
eobra, a-a.
P= F - Kg
V .no bose_(entre apoyos __y. _):
E5=_Kg
18 19
a, . b,- a,
L 21
cender el operario por la cadena de aisladores v
situarse cabalgando sobre el conductor para efec-
tuar las marcas, la polea abandonaba su anterior
posición de equilibrio, en el sentido de alejarse de
dicho operario de un modo claramente apreciable,
no siendo indiferente, por tanto, que al sentarse
en los cables los hiciese a un lado o al otro de la
polea. En consecuencia, se insistió especialmente
en clac el personal, al marcar en el conductor el
punto medio de contacto en la polea, gravitase
únicamente sobre dicha polea, no apoyándose en
cable alguno.
El proceso de ejecución de los trabajos fue el
siguiente:
a) Flechado del conductor sobre poleas.
b) Engrapado en los extremos de la serie.
e) Corrección de inclinaciones de cadenas.
d) Comprobación de las nuevas flechas de
conductor engrapado.
Con el conductor sobre poleas, había cadenas de
suspensión cuyo desplome, en su parte inferior,
alcanzaba hasta medio metro en algunos casos.
Mediante la aplicación del método descrito fueron
compensadas todas las inclinaciones, lográndose
resultados totalmente satisfactorios.
2. En lo sucesivo se prevé emplear calculadores
electrónicos para este tipo de trabajos. A este
efecto se han confeccionado los correspondí,
programas de cálculo para máquinas
e IBM 1130, efectuando todo el proceso p
puramente analítica y siguiendo las consid3
nes indicadas en el apartado anterior, que la
riencia en aquella línea ha confirmado coa n
radas.
Se han realizado nuevos cálculos por est_, lf
cedimiento, notablemente más rápido y ecofr^.+if^;
que el sistema manual, ya que el tiempo muáq
es de escasos segundos por apoyo, aunque í,
efectuarse previamente la perforación de tarr¡'t
para la entrada de datos.
EL AUTOR
Nació en Barcelona
5 de julio de 1940, c^sttrr
en la Escuela de dicha
dad, perteneciendo ct
moción 198 tle Ingt
Industriales, Y trabaja
zo de Mí
COBRA, S. 1., en ialúf.
de Jefe de lssturlio.w v 1
veetos.
4-^^$-4-+4.. 4-+4_*` --0--444-$-9-0--$-®-$-^-+-4-$$4-4- 4- 4-4-0-4$-@404+44-+
A TI IJLOS QUE
1'ratcaunlento (le las agua, z-csidu
Eduardo Deniszne, 1. 1.
l.^iuln rect, nt Jrotc'CCliu ttdtl''O a
44ID é-4®...4®0+-g+ +944-9-®4-4 4
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de las znisuzas erz que interviene el cezne-^to, por Pablo
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rro Gil, Dr.
por .losé María Pa
EzzsaVos realizados hasta eles adas teznl^eraturas con diez arenas de moldeo
v resultados obtenidos, por Emiliano Fernández de Pinedo, Dr. 1. 1.
Un aspecto de la normalización : La codificación de artículos i
ter Díaz del Río y Justo Redondo.
dibujos, por Víe.
A.4
RENVE 196 , poi

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  • 1. (orrección de la inclinadón de de suspens<í^','-- `z.,n lid., YLa C. D.: 629.138.5 Por GUSTAV O SU B IRATS ROD RIGUE Z Ingeniero Industrial , - COBRA, S. A. rodueción El tendido de conductores de las líneas aéreas ,1c alta tensión se efectúa, en general, disponiendo t,rta polea en el extremo inferior de cada cadena d,, suspensión y haciendo pasar el cable por la .tl1anta de aquélla. En tales circunstancias, y en 1, :, nos no horizontales o líneas con vanos des- se observa que las cadenas pierden su ver i didad, por no ser iguales los valores de compo- nentes horizontales de la tracción del conductor la entrada y a la salida de la polea. Dicha igual- id, sin embargo, sí deberá cumplirse para el con- Ehnctor engrapado y suspendido de cadenas vertí- , .líes. Esta discrepancia entre las condiciones de t ,1uilibrio del conductor sobre poleas y engrapado l,liga a resolver dos cuestiones, a fin de dejar la líu,ea perfectamente regulada: 1,a: Determinación de las flechas con el con- ductor sobre poleas. 2.a: Determinación de los puntos de engrape del ut+luctor. Hit los apartados que siguen se resumen diversos rrti iodos a seguir para el cálculo, en los que se ha tendido compaginar simplicidad y exactitud. Nomenclatura endo n el número total de vanos de la serie a liar, y dando al subíndice i los valores 1, 2, n, la convención adoptada es la siguiente: = vano horizontal en metros. apoyo i y en el i = 1, en metros. Dicho valor es posi- tivo cuando la cota del i es inferior a la del i -,- 1 (vano ascendente en el sentido de las i crecientes) y vice- versa. = flecha vertical en el centro del vano. = peso del conductor en hg/m. = peso de una cadena de suspensión con su polea,redu- cído al punto de sujeción de la grapa , en Kg,, dividido por el número de conductores por fase, bi = vano real (cuerda) en metros. el = diferencia de cotas entre los puntos de engrape en el h P ES = módulo erístico X sección del conductor en hgs 1 = longitud de una cadena de suspensión en metros. Conductor sobre poleas: 11i = tracción horizontal del conductor en el vano i., en hg. tli = tracción del conductor en el punto medio del vano i, en kilogramos. Ti = tracción del conductor a la entrada o a la salida en la polea del apoyo i, en Kg. Conductor engrapado: 11 = tracción horizontal del conductor en cualquier vano de la serie, en Kg. -Nota: Se ha convenido en que el vano i sea el com- prendido entre los apoyos i e i + 1, de modo que, si la serie consta de n vanos, los amarres extremos serán los apoyos 1 y n + 1. lA. N.° 11 - NOVIEMBRE 1968 527
  • 2. Esquema del método -A. grandes rasgos, el método de determinación de los puntos de engrape del conductor a fin de lograr la verticalidad de las cadenas de suspen- sión, se basa en la resolución de las ecuaciones que ligan los estados de equilibrio del cable sobre po- leas y sobre grapas. El proceso se ha desarrollado en tres etapas: 1.11: Determinación de las tracciones horizon- tales del conductor sobre poleas para todos los vanos de la serie, a 150 C. Se ha elegido esta tem- peratura por considerar que es la media anual más frecuente en nuestro país, con lo cual las cadenas permanecerán verticales durante la mayor parte del año. Pequeñas diferencias de temperatura no descompensan sensiblemente dicha verticalidad. 2.11: Cálculo de las flechas del conductor sobre poleas, a la temperatura de regulado. 3.a: Determinación de los puntos de engrape. Para poder calcular los valores citados se preci- san los siguientes datos, que normalmente deben figurar en el Proyecto de la linea: Geometría de la línea (vanos y desniveles). Gráfico de tensiones del conductor engrapado, en función del vano regulador y la temperatura. Para aplicar el método en obra hay que regular el conductor sobre poleas, de acuerdo con las tablas de flechas citadas. Se debe proceder luego a mar- car sobre el conductor todos los puntos de engrape, tras lo cual hay que efectuar el engrapado de la serie. Debe insistirse en el hecho de que no hay que efectuar el marcaje y engrapado simultáneamente en cada apoyo, sino que hay que realizar, en pri- mer lugar, el marcaje completo de la serie, y des- pués, el engrapado completo. 4. Leyes de recurrencia entre las tracciones del conductor sobre poleas 4.1. Ley grá e recurrencia. La suma de las componentes verticales (le la tracción en amibos extremos de un vano equivale al peso del conductor en él contenido. ®, en otras palabras, la resultante de las reacciones de los apoyos que limitan un vano, sobre el conductor de dicho vano, equilibra al peso del mismo. Según ello, el polígono funicular correspondiente al equi- librio sobre poleas del conductor del vano i será el triángulo de trazo grueso de la figura, en el cual mi es paralela al segmento bi, que une los extremos del vano. Por tanto, se puede construir el diagrama de tracciones de toda la serie a partir de un valor conocido Mi, sin más que situar ordenada sucesivamente todos los segmentos Pb, sobre kiii,i pb¡ Fig. 1 recta vertical, trazar por el punto medio (le cada uno de ellos una semirreeta paralela a bi y 11cm ^^r sobre ella el valor de M. Con ello queda determi- nado el polígono funicular correspondiente ¿ii vano i, y girando los vectores Ti y Ti -1 1, segü se indica en la figura, hasta que corten a las senni- rreetas paralelas a las bi _ , Y bi -1- , de los vano: contiguos, se construyen los funiculares de dicho- vanos. Aplicando reiteradamente el proeedimient o indicado, se completa el diagrama de la serie. 4.2. Ley analítica de recurrencia En virtud de que la diferencia entre los valore- absolutos de las tracciones del cable en dos puntos de una misma catenaria equivale al peso de una longitud de conductor igual a la diferencia de cotas entre dichos puntos, se cumplirán las relaciones: ==Ti = Mi -1 p 2 ci p .Íj -'-2 =T-, Fig. 2 ci_1 I 2 DYNA N.' 11 - NOVIEMBRE 1968 528
  • 3. Mk=M1+p 1 p=a4 b H Si interesase la ley de recurrencia de las traccio- nes horizontales, bastaría con hacer. bi mi = Hi -- a¡ En^rigor, ,fi deberían ser los valores de las flechas del conductor sobre poleas a la temperatura de j ^^gulado. Pero atendiendo a la notable simplifi- ación y pequeño error que ello introduce, pueden utilizarse en su lugar los valores de las flechas del unductor engrapado a 150 C. Ecuación que liga los valores de las tracciones del conductor sobre poleas y engrapado El valor de 11 y los n valores de las Mi deben cumplir la ecuación que expresa que la longitud i7atural del conductor de la serie sea la misma, se halle sobre poleas o engrapado. Se entiende por longitud natural la que posee el cable, a una de- 1-,rminada temperatura, sin estar sometido a trae- ión, es decir, una vez deducida la deformación elástica debida al estado tensional en que se halle. u expresión es, de acuerdo con la simbología uloptada, L=b±- 24bH2 ES bien, si se prefiere, L=b p2 a2 b a M 24M2 ES Así pues, la ecuación buscada es, suponiendo que 1 inclinarse las cadenas se producen variaciones )reciables en los valores de p2 24 1-12 P2 24 n n ai'' ci 4- ck H bi ES ai4 bi Hi2 N.' 11 - NOVIEMBRE 1968 n ti En el caso de existir pequeñas diferencias de tracciones entre el estado del conductor sobre po- leas y engrapado (líneas con vanos poco desnive- lados, o de longitudes no muy dispares), se puede prescindir de la diferencia de deformaciones elás- ticas entre ambos estados , con lo que la ecuación se reduce a 0i4 bi Hi2 n H = n bi Hi2 4 o bien que expresa que la suma de los excesos de longitud de conductor sobre la luz del vano sea invariable al ser pasado de poleas a grapas. Determinación de las tracciones del conductor sobre poleas El problema está determinado, pues para deter- minar los n valores de las Hi, supuesto conocido el valor de H, que debe constar en el proyecto de la línea, se cuenta con las n - 1 ecuaciones de recurrencia dadas en el apartado 4, y con la ecua- ción general indicada en el S.O. No obstante, salvo en los casos particulares muy sencillos, no resulia posible resolver el sistema de un modo directo, debiendo proceder por iteración. Para ello se debe elegir un vano base entre todos los de la serie, en el cual deberá cumplirse que la diferencia de tracciones del conductor sobre poleas y engrapado sea la menor posible. Conviene tomar como base un vano situado a una altura intermedia entre las del más elevado y el más bajo de la serie y de una longitud parecida -a la del vano medio regulador, ya que, según suele expresarse vulgar- mente en el lenguaje de líneas, «el vano bajo se come al alto, y el grande se come al chico». El proceso a seguir es el siguiente: Se elige, según se ha indicado, el vano base, asignando en el mismo a la tracción horizontal del conductor sobre poleas a 150 C un valor Hk elegido a sentimiento (se recomienda tomar Hk = H a 150 C). A partir del valor de Hk se determinan, por cual- quiera de los procedimientos apuntados en el 529
  • 4. apartado 4, los valores de Hl H2 ...... Ha. Estos valores no serán los de las tracciones a 150 y sobre poleas, ya que se ha partido de una estima- ción del valor HI,. Puede elegirse ahora entre dos caminos: 1.0 Mediante los Hi así calculados se determina, con las ecuaciones del apartado 5.0, el valor H' de la tracción horizontal que tendría el conductor de la serie a 150, engrapado, en la hipótesis de partida así estimada. Este valor de H' será, en general, distinto del real H previsto, en cuyo caso se deberá repetir todo el proceso partiendo un nuevo valor o si se prefiere H'k = 1-11, — H - H' H'k = H' Se obtendrá así otra tracción 1I"; si se cumple que H" H, las tracciones reales a 150 del conduc- tor sobre poleas serán las ya determinadas a par- tir de H'1,. En caso contrario, debe volverse a re- petir el proceso cuantas veces sea necesario, hasta llegar a un valor H`m) = H, indicativo de que la última serie obtenida de valores de las Ti¡ es la correcta. 2.0 La ecuación general dada en el apartado 5 lnaede ser escrita en la forma tais bt Ir p '-t aia 24 bi Hi' 1 1 i -- El valor de F depende de una sola variable in- dependiente Hk (tracción asignada al vano base), ya que todas las demás Hi dependen de Hl, a tra- vés de las relaciones dadas en 4.2. El valor Hk será correcto cuando se cumpla que F = 0. En caso contrario, el nuevo valor buscado será r H = Hk ± dHa, l; cumpliendo dHk la relación en la cual: dF d H 1¿ aF a I3i dF F + --dHk=O d 1111 y según se deduce de 4.2. d iii al blc d Hk al, bi En resumen, se calculará dHl, a partir de la sr" laeión anterior, haciendo n bi ES p' aid 12 bi Hi' ni bi 7. Cálculo de las flechas de regulado sobre polea, Existen numerosas expresiones que dan el valor do de la flecha. Se recomiendan espe- e, por su sencillez y precisión. las dos es: pai b 811 para vanos moderados pai bí P^ a, 1 8 Hi 18 Hi- para vanos de gran longitud. En estas ecuaciones, sin embargo, Hi debe ser el valor (le la tracción a la temperatura de regulados mientras que en el capítulo anterior han sido cal- culadas las if para t = 150 C. Se puede, por un sencillo procedimiento, hallar las Hi a cualquier temperatura, sin necesidad de plantear la vena- ción de cambio de condiciones para cada vano en. que interese conocer la flecha. En efecto, se sabe que todos los vanos de la serie obedecen a una misma ecuación de cambio de condiciones, que, expresada como ecuación di- tensado, adopta la forma A ¡-- BH + C Hr en que solamente C depende de la tracción asignada al conductor en las hipótesis de partida. Si el es- tado de tense del conductor sobre poleas es otro distinto, ello equivaldrá a haber partido de otra ecuación de cambio de condiciones. Y, DF dHi A =_-+BHi- C' a Hi dHk Hit p2 ai4 bi cuya curva representativa sería la correspondiente 12 bi Hi' ES a los valores de H, pero desplazada paralelamente n I1 :-1 ES 1 1 DYNA N.- 11 - NOVIEMBRE 1968 530
  • 5. isma en la dirección del eje de temperatura adas) en un valor C - C. o se conoce un punto de paso de esta nueva tiur (el correspondiente a IHi a 150), queda de- raJnada la misma y sobre ella puede hallarse el Por tanto, en el centro del vano i el cable se habrá elevado en la siguiente magnitud: di- + di"+, 41 3.0 La longitud efectiva de la cadena es mayor con polea que con grapa, exceso al que designa- remos e. Resumiendo : La correción de flecha, es decir, el valor que hay que sumar a la flecha sobre grapas para obtener la «flecha» sobre poleas, es: 15°C I-Ii di-;-, - di dfi=fi 11 ----- 2 FI di2 ;- di2 41 Fig. 3 calcularse para cada vano el valor se efectuar el proceso arialiticiuiicnte, etor engrapado, diferencia duda i 1 conductor sobre poleas menos la flecha ha corres pondien aalquier temperatura, coa el que se P2 48 112 -t - 'Ti II valor es el que debe ser sumado a la flecha aductor engrapado para poder flechar sobre leo obstante hay que efectuar tres corree- más : Al inclinarse las cadenas, el vano pasa del ti¡ al nuevo calor al + di _1 1 -- di (ver liga- lo que producirá un incremento de flecha por -fi al adamente 2 1 i + di s- , - di 2fi- - di al li'',l punto de apoyo del cable sobre la polea entra a mayor altura en una cadena incli- ne en una vertical. Este incremento de al- aproximadamente di2 di2<-ri - en el apoyo i, y - en el i -- 1. 1 - NOVIEMBRE 1968 2 1 Este valor sólo es correcto para t _ 150 C. No obstante puede admitirse que se conserva constante al variar la te.raperatura, ya que el error que con ello se cornete es despreciable. fl. Corrección de las inclinaciones de las cadenas La longitud de conductor que media entre la vertical del punto de suspensión de la cadena y el 1>unto de engrape e> igual a la diferencia entre las longitudes naturales del conductor engrapado t- sobre poleas desde el origen de la serie hasta el apoyo considerado. De acuerdo con la regla de signos dada en la fi- gura 4 se tendrá: i - 1 ES Signos de /3i, ái y di 531 ajn al bj- bj 11 1 1 Fin AB=
  • 6. En primera aproximación se puede prescindir de la deformación elástica, con lo cual i-1 Como interesará hallar los valores de 8i por recurrencia, deberán aplicarse en la práctica las expresiones el=o ;bi= p" a{^ 1 24bi bi_1 1 1 1 z 1-1 i -1 (11-- -ti-1) E S o en primera aproximación: P2 ali-1 24bi 1 112 1-1 2 i-- 1 Interesa ahora conocer el valor de di, dado apro- madaurente por di=ltg;i Según la convención adoptada para los signos, se obtiene: 11i---- 1ti -1 el bi - 1 - bi p Al- gi--1-tti---i p taio¡ 2 o en su expresión más sencilla tg•fIi -ti¡ - TI¡ - p p (yi-1 ± xi) operaciones resultan muy laboriosas, por lo cpr recomienda la utilización de un computador 1l Irónico. Se incluye seguidamente una ficha de t :il reco3nendándosc consultar los capítulos ano, de este estudio antes de obtener los valo cada columna. En los casos de series con fuertes desniv(-a,^. vanos muy desiguales , en que se observen. r! reneias entre H y las Hi superiores al 10 o viene considerar la deformación elástica d1.i doctor. En la actualidad son frecuentes los problennli:- +t^ fechado, al ser efectuado en muchas oca -io1,t sobre poleas, partiendo de las tablas de flecliat- ah conductor engrapado, con lo que resulta impu ^},if obtener una correcta regulación en todos los yiuut Por otra parte, la corrección de inclinaciones ds cadenas, que en muchas ocasiones efectúa el 1„ 1 sonal (le obra a sentimiento, representa una co tosa pérdida de tiempo. Con la correcta ipliciu 1í1 del método resumido en el presente estudia, pretende eliminar estos dos inconvenientes. 1. Datos numéricos p=_ .1...11 - .ES -- _._-... 1 P == en los apoyos 1 P = , en los apoyos 1 P = en los apoyos La numeración de apoyos y vanos y los valor- de al y et figuran en la ficha de cálculo, en que P es el peso de la polca más la mitad del peso (le la cadena de aisladores, dividido todo ello por el número (le conductores de una fase; y las 2. Proceso de cálculo expresiones de yi_t y de xi son: 2i-t yi 1 = 2 xi = al 2 p al En resumen, el valor buscado es Di - Ii - di que resulta positivo cuando el punto de engrape queda desplazado desde la polea hacia el final de la serie y negativo en caso contrario. 9. Conclusión. ficha para la ordenación del cálculo El proceso se ha desarrollado en vistas a la reso- lución manual del problema; no obstante, las 2.1. Calcular los valores 'ndo bi = a columna 2.2. Calcular los valores de la columna (i I1,I- cienndo fi p al bi 8 tt 2.3. Calcular los valores (le las columnas, 10 y- 11. 2.4. Hacer en la columna 9 calcular, en la 8, ¡4 =14 DYNA N.° 11 - NOVIEMBRE 1968 532
  • 7. 10 % de los valores de D, por lo cual se omitió esta simplificación. El tiempo empleado en el cálculo de cada serie fue, en promedio, de unas cinco horas . Los resul- tados fueron resumidos en impresos del tipo que se adjunta al final de este apéndice , en donde las flechas indican el sentido en que hay que efectuar la compensación, tomando como origen el punto medio de apoyo del conductor sobre la polea y como extremo el punto de engrape. APENDICE Una cuestión que merece mención especial es la concerniente al peso del operario, que, evidente- mente, debe ser sumado al de la polea, habiéndose comprobado en esta línea que la omisión del mismo alteraba los valores de las compensaciones en unos cuatro centímetros en promedio, por lo que no se prescindió de tal factor, adoptándose para los cálculos un peso de hombre más herramienta de 80 kilogramos. Por otra parte, se comprobó en obra que al des- CORRECCION DE INCLINACIONES DE CADENAS Conductor p Kghn, N a 15' C=__-Kg. Peso de una cadena de suspensión Q-- Kg .5-+R alió al cálculo, y aplicación en obra, de eom- torgtad de una Cadena con poleo t - - Aumento de to ic tus por potep^ e= rz15 cn el cese de no cwtsiderar tos defor m¢cia res e{ás,í<es. o:*iiose Ic ca_annc i4,y en ta IS cei cútese (, P (ti-- ) YL Si se ccicv!an las H 9 .^ents yr oc.sz .t. , ..,.,.s j t . n _ _ _ K _, d..-d. d:.4.. 533 (-llar las restatítes Mi mediante Mi -i- 1 = Mi -r (I) o bien Mi _, _ Mi - (7) .5. A partir de las Mi, calcular los valores de columnas 9, 12 y 13. 2,6. Hallar el valor II' ación p2 24H'2 P2 24 1 pensación de cadenas en la línea citada, de tipo dúplex con conductor Hawk, en la que hay dos clases de cadenas de suspensión: sencilla, con una longitud de 3,07 m. y un peso aproximado de 75 Kg., y doble, de 3,40 m. y 160 Kg., respectiva- mente (dichas longitudes fueron medidas hasta la garganta de la polea). El peso de una polea dúplex era de 100 Kg. No se empleó calculador para resolver el proble- ma. Los valores de las tracciones del conductor sobre poleas fueron calculados analítica y gráfica- mente, observándose diferencias no superiores al dos por mil. El procedimiento, en ambos casos, fue iterativo, y en ninguna ocasión fue preciso efectuar más de dos iteraciones para obtener com- patibilidad entre las tracciones sobre grapas y sobre poleas. Se vio que despreciar las deformaciones elásticas del conductor, al pasar de poleas a grapas, aca- rreaba errores, que en algún caso sobrepasaban el ladeduciéndolo de II' ES 1 bi Hi se cumple que 1H-II'i1, !-npletar el resto de las columnas . En caso con- rio, partir de un nuevo valor al4 bi 11- _=2H-H' oceso. a teoría, el último valor de 8i debe ser cero. 1t1 la práctica puede admitirse que oscile entre 0,02. Si no se cumple esta condición existe un cálculo y deben repasarse las operaciones. .8. Debe poner especial atención en utilizar Itt cantidad con su signo correspondiente, Son u,-t hptibles de ser negativos los valores de las co- I t l l i tas 5, 7, 14, 15, 16, 17, 18, 19 y 20. El subíndice del valor que conste en una -¡¡la cualquiera coincide con el número que fi- ,a c?i la casilla , alineada con aquélla, y perte- a la columna 1 o a la 2, según corres- RESULTADOS PRÁCTICOS a W', ENIDOS EN LA APLICACION DEL METODO Línea a 220 KV. San Clemente-Rubí, propiedad de E. E. C. S. A. 1 ti los meses de octubre y noviembre de 1967 se Peso de uno potes de tendido R= Kg Nhmero de conductores por tase F_. OQC;O 0 eobra, a-a. P= F - Kg V .no bose_(entre apoyos __y. _): E5=_Kg 18 19 a, . b,- a, L 21
  • 8. cender el operario por la cadena de aisladores v situarse cabalgando sobre el conductor para efec- tuar las marcas, la polea abandonaba su anterior posición de equilibrio, en el sentido de alejarse de dicho operario de un modo claramente apreciable, no siendo indiferente, por tanto, que al sentarse en los cables los hiciese a un lado o al otro de la polea. En consecuencia, se insistió especialmente en clac el personal, al marcar en el conductor el punto medio de contacto en la polea, gravitase únicamente sobre dicha polea, no apoyándose en cable alguno. El proceso de ejecución de los trabajos fue el siguiente: a) Flechado del conductor sobre poleas. b) Engrapado en los extremos de la serie. e) Corrección de inclinaciones de cadenas. d) Comprobación de las nuevas flechas de conductor engrapado. Con el conductor sobre poleas, había cadenas de suspensión cuyo desplome, en su parte inferior, alcanzaba hasta medio metro en algunos casos. Mediante la aplicación del método descrito fueron compensadas todas las inclinaciones, lográndose resultados totalmente satisfactorios. 2. En lo sucesivo se prevé emplear calculadores electrónicos para este tipo de trabajos. A este efecto se han confeccionado los correspondí, programas de cálculo para máquinas e IBM 1130, efectuando todo el proceso p puramente analítica y siguiendo las consid3 nes indicadas en el apartado anterior, que la riencia en aquella línea ha confirmado coa n radas. Se han realizado nuevos cálculos por est_, lf cedimiento, notablemente más rápido y ecofr^.+if^; que el sistema manual, ya que el tiempo muáq es de escasos segundos por apoyo, aunque í, efectuarse previamente la perforación de tarr¡'t para la entrada de datos. EL AUTOR Nació en Barcelona 5 de julio de 1940, c^sttrr en la Escuela de dicha dad, perteneciendo ct moción 198 tle Ingt Industriales, Y trabaja zo de Mí COBRA, S. 1., en ialúf. de Jefe de lssturlio.w v 1 veetos. 4-^^$-4-+4.. 4-+4_*` --0--444-$-9-0--$-®-$-^-+-4-$$4-4- 4- 4-4-0-4$-@404+44-+ A TI IJLOS QUE 1'ratcaunlento (le las agua, z-csidu Eduardo Deniszne, 1. 1. l.^iuln rect, nt Jrotc'CCliu ttdtl''O a 44ID é-4®...4®0+-g+ +944-9-®4-4 4 ¡a de galvasnoteeaia_ de las znisuzas erz que interviene el cezne-^to, por Pablo Canaentarios fc Un acero ele Izn_zrarziez cios, Dr. 1. I. enznl't os Na 30r cciones S elenzeaztos erdu Cerda, Dr. 1. 1. rro Gil, Dr. por .losé María Pa EzzsaVos realizados hasta eles adas teznl^eraturas con diez arenas de moldeo v resultados obtenidos, por Emiliano Fernández de Pinedo, Dr. 1. 1. Un aspecto de la normalización : La codificación de artículos i ter Díaz del Río y Justo Redondo. dibujos, por Víe. A.4 RENVE 196 , poi