Este documento describe las tensiones que actúan sobre una línea de transmisión eléctrica, incluyendo el peso de los conductores, la acción del viento, y variaciones de temperatura. También explica conceptos como el tramo de peso, anclajes, y empalmes de los conductores. Por último, discute sobretensiones inducidas debido a descargas atmosféricas cercanas y cómo la resistividad del terreno afecta la magnitud de dichas sobretensiones.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
I.U.P. “Santiago Mariño”
Extensión COL – Sede Ciudad Ojeda
Tensiones de una Línea de Transmisión

2. Estudiante:
Jose Herrera
CI. 20.857.133
Cod. 43
INTRODUCCIÓN
Las líneas de transmisión son estructuras de guiado de energía cuyas dimensiones,
salvo una, son pequeñas frente a la longitud de onda de los campos electromagnéticos.
Confinan la energía electromagnética a una región del espacio limitada por el medio
físico que constituye la propia línea, a diferencia de las ondas que se propagan en el
aire, sin otra barrera que los obstáculos que encuentran en su camino. La línea está
formada por conductores eléctricos con una disposición geométrica determinada que
condiciona las características de las ondas electromagnéticas en ella.
También se consideran a las líneas de transmisión como un conjunto de dispositivos
para transportar o guiar la energía eléctrica desde una fuente de generación a los
centros de consumo (las cargas). Y estos son utilizados normalmente cuando no es
costeable producir la energía eléctrica en los centros de consumo o cuando afecta el

3. medio ambiente (visual, acústico o físico), buscando siempre maximizar la eficiencia,
haciendo las perdidas por calor o por radiaciones las más pequeñas posibles.
TENSIONES DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN
Cargas que intervienen.
Las líneas de transmisión están sometidas a las acciones del viento, la nieve, el hielo y
también a las variaciones de temperatura que se producen durante el día en las

4. diversas estaciones del año y al propio calentamiento del conductor. Estas acciones
influyen en la resistencia mecánica de los conductores, por lo tanto, se deben adoptar
medidas para que los esfuerzos sobre los conductores estén dentro de los límites de
seguridad tolerados. Las magnitudes de estos esfuerzos están establecidas en los
reglamentos de instalaciones eléctricas de los diversos países de acuerdo a sus
características climatológicas.
Como se dijo anteriormente, el peso se refleja en la componente vertical de la tensión
y es producto de las fuerzas gravitacionales. El viento se puede presentar en ráfagas o
en forma constante y actúa sobre el cable y las estructuras generando principalmente
fuerzas perpendiculares a las líneas y movimientos de oscilación en los conductores.
La oscilación máxima de un conductor es muy importante para calcular el tamaño y
separación de los brazos de las torres, a fin de mantener las distancias eléctricas
mínimas, para determinar el ancho de las servidumbres de paso y las cargas
transversales sobre las estructuras.
El tramo de peso representa el equivalente a la cantidad total de cable soportado por
una estructura dada, y que multiplicado por el peso unitario del conductor permite
determinar la carga total gravitacional que actúa sobre la estructura. Para calcular el
tramo de peso debe tomarse la longitud real del conductor desde la "panza" del cable
en el vano anterior a la estructura, hasta la "panza" del cable en el vano posterior a la
misma (ver fig. Nº 6), o sea la suma L1 + L2.

5. Debe hacerse énfasis que, en general, el tramo de peso no corresponde
necesariamente a la mitad del vano anterior más la mitad del vano posterior, sino que
esto se da exclusivamente cuando los vanos son totalmente planos. Generalmente las
torres que presentan mayores valores de tramos de peso son aquellas ubicadas en la
cúspide de los cerros y las partes altas de los perfiles.
Debe ponerse especial atención a este problema, porque se podrían presentar fallas
en las líneas, causadas por la excesiva oscilación de las cadenas de aisladores en
suspensión, al quedar éstas prácticamente flojas por la falta de peso en las cadenas.
La solución más adecuada en estos casos consiste en colocar estructuras más altas o
contrapesos que compensen las fuerzas de levantamiento.

6. Anclajes.
Al igual que los equipos, los anclajes del cable deben estar suficientemente alejados
de las torres para que el ángulo de salida del conductor no sea mayor a 14º. Esto evita
la sobrecarga vertical de los brazos de la estructura y disminuye la tendencia del
anclaje a salirse del terreno. La profundidad y el tipo de anclaje requerido varían en
función de las cargas involucradas y las condiciones específicas que se presentan. En
el cálculo de los anclajes debe considerarse la componente vertical de la tensión en el
anclaje que tiende a levantar el mismo y debe compensarse con el peso del anclaje, y
la componente horizontal que presiona sobre la pared del foso de anclaje y que debe
de revisarse en función de la capacidad del suelo.
En muchos casos, para retener los conductores, es suficiente utilizar troncos de
madera enterrados unos 3 metros. Si el terreno no presenta buenas características o
se quiere evitar el costo de las excavaciones, es posible utilizar anclas móviles
constituidas por bloques de concreto. La cantidad de bloques requeridos depende de la
cantidad de conductores a anclar, de la tensión y del ángulo de salida de los cables.
Este tipo de anclas prefabricadas ahorran mucho tiempo y operaciones constructivas,
pero son difíciles de transportar a sitios sin acceso para vehículos.

7. En ningún caso los anclajes deben utilizarse para aterrizar líneas o equipos. Para ello
se usan varillas de cobre o de acero clavadas en el terreno.
Empalmes.
Los conductores deben ser empatados, en su localización definitiva, por medio de
mangas de compresión especialmente diseñadas para tal fin. En alto voltaje está
prohibido el uso de empates preformados, o de aquellos que no resistan el 100% de la
tensión de ruptura del cable. No se permite que estas mangas de empalme pasen por
las poleas pues podrían dañarse, por ello, durante el tendido se utilizan temporalmente
medias de unión para el conductor. Cuando el cable esté en su posición final, se baja y
se procede a hacer el empate preferiblemente cerca del suelo. Otra forma es realizar el
empate del conductor en forma aérea.
Es fundamental que las mangas de empalme estén adecuadamente centradas,
alineadas e instaladas para cumplir con los requerimientos mecánicos y eléctricos.
Entre el manguito para unir el núcleo de acero y los hilos de aluminio, debe dejarse un
espacio de aproximadamente 13 mm a cada lado para permitir la expansión del
aluminio, una vez comprimido.
Empates mal hechos pueden producir sobrecalentamientos en los hilos del conductor
durante la operación de la línea, que pueden debilitar el cable. Los componentes o
grasa para juntas deben llenar los espacios vacíos internos de las mangas, con lo cual

8. se mejora la conductividad eléctrica de la unión y se previene contra la corrosión.
Existen también los empalmes modernos “implosivos” que se realizan a través de una
pequeña explosión. Para este tipo de empalme debe también tenerse cuidado con la
grasa protectora que traen algunos cables de acero, la cual debe limpiarse para
garantizar una adecuada adherencia.
Estos empalmes son sumamente seguros y prácticos y permiten ahorrar mucho
tiempo y hacer las operaciones constructivas mucho más eficientes. Al realizar un
empalme deben conectarse temporalmente los extremos abiertos con un cuello
("jumper") o aterrizarse. Esto evitará accidentes por descargas eléctricas en el caso de
que el personal esté en serie con la línea, En ningún caso los empates deben quedar a
menos de 20 metros de una torre de suspensión y es recomendable que se alejen a
por lo menos 40 metros.
No deben quedar empates en cruces de autopistas, ferrocarriles, líneas de
transmisión, líneas de distribución importantes, ríos caudalosos, etc. En cada vano se
permite como máximo un empate o manga de compresión. No se permiten empates en
vanos con torres de remate o ángulo.
Variaciones de tensión en un mismo vano.
La tensión máxima durante el tendido de los cables no debe exceder en mucho la
necesaria para salvar los obstáculos en la tierra y los cruces de caminos y líneas de

9. servicio. En general la tensión de tendido oscila aproximadamente de un 50% hasta un
máximo de un 80% de la tensión de flechado. Si se usan tensiones muy bajas, el
proceso de flechado y tensado final se hace más lento debido a la gran cantidad de
cable que debe recogerse para llegar a la tensión de flechado de los conductores.
En tendidos de tramos de gran longitud, debe considerarse que la tensión en la
tensadora puede exceder significativamente a la tensión del cable en la frenadora. Esto
se debe a la oposición que presentan al jalado un número elevado de poleas y a la
diferencia en elevación entre los soportes de las estructuras. Debe también mantenerse
una tensión apropiada entre la frenadora y los carretes para evitar el sobregiro de
estos.
Se debe aflojar el freno del portacarretes periódicamente ya que conforme se reduce
el brazo de palanca, la tensión aumenta y causa que el conductor trate de penetrar en
el carrete, presionando las capas inferiores. Ambos, carretes y frenadora, deben rotar
en la misma dirección y posición.

10. Sobretensiones debido a descargas atmosféricas cerca de las líneas
Tal como lo menciona la IEEE Power & Energy Society, se puede hablar de varias
características que definen a las tensiones inducidas debido a descargas atmosféricas
cerca de las líneas, muchas de las salidas de líneas de bajo nivel de aislamiento se
deben principalmente a estas descargas cercanas, las tensiones inducidas tienen
usualmente un ancho de pulso más corto que el pulso generado por una descarga
directa, también tienen una tendencia a ser unipolares sobre todo si la descarga ocurre
a un lado de la línea, incluso para terrenos con pérdidas (baja conductividad) se habla
que la polaridad podría cambiar de un extremo de la línea al otro.
El tener adecuados modelos para realizar el acople electromagnético entre la onda
generada por el rayo y la línea bajo análisis es un factor muy importante al momento de
calcular y estimar las tensiones inducidas, la resistividad del terreno juega un rol muy
importante cuando se está evaluando el nivel de protección que se usará en una línea
de distribución que se verá afectada por tensiones inducidas, por ejemplo, un sistema
de distribución sobre un terreno de baja resistividad podría tener un buen desempeño si
se emplea un nivel de aislamiento de 300 kV, sin embargo si el mismo sistema, con las
mismas probabilidades de tensiones inducidas y todos sus parámetros iguales excepto
la resistividad del terreno, podría necesitar un nivel de aislamiento de 420 kV cuando su
resistividad es igual a 1000 Ωm, es decir una alta resistividad.

11. Como punto de referencia al momento de iniciar un análisis de tensiones inducidas,
se parte de una ecuación muy general planteada por Rusck, la cual a pesar que solo
sirve para obtener el valor pico de la tensión, da un primer acercamiento en el
desarrollo de los cálculos. La fórmula es la siguiente:
Esta ecuación tiene varias limitantes y consideraciones, por ejemplo, está definida
para un solo conductor de longitud infinita sobre un terreno conductor perfecto, la forma
de onda es la generada por una corriente tipo paso, la velocidad de la onda es
relativamente lenta comparada con la velocidad de la luz. Si se desea corregir un poco
el efecto que tiene el uso de un terreno real con una resistividad más alta, lo usual es
cambiar el valor de la altura de la línea sobre el suelo, esto se puede hacer haciendo
uso de:

12. Dentro de las restricciones se tendría su uso para campos cercanos al punto de
impacto del rayo (un par de kilómetros), otra limitación sería la resistividad del terreno
usando valores máximos de resistividad ρ = 1 kΩm. El campo eléctrico en dirección
vertical y el campo magnético en dirección horizontal no se ven muy afectados por la
resistividad del terreno. En términos generales se puede decir que una onda
electromagnética viajando sobre la superficie de un terreno con pérdidas, perderá y
entregará la energía que necesita el terreno para compensar las pérdidas del suelo.
Los parámetros de la línea cambian con la resistividad del terreno. La impedancia
longitudinal de la línea cambia, la inductancia a tierra aumenta para terrenos resistivos,
además aparece un efecto resistivo en el suelo. Una inductancia más alta significa en
la mayoría de los casos tensiones inducidas más elevadas.

13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• Proyecto de una línea eléctrica de transmisión aérea de 8kM, Francisco Hijano
Ramos
• Diseño de líneas de transmisión, CFE (2014)
• Estudio de selección de rutas, Leonardo Cardona
• Metodología de construcción de líneas de transmisión eléctrica, Jorge Quezada
(2005)
• Fundamentos para líneas de transmisión, Carlos Chávez y Mayra Pereira