torres de - Hubbell Power Systems

®
TORRES DE
TRANSMISIÓN EN
BRASIL
Historia de un caso: Pilotes helicoidales y
tensores de anclaje
www.hubbellpowersystems.com
10.000 TORRES
El proyecto Río Madeira en Brasil
Una de las mayores líneas de transporte de energía
eléctrica en el mundo está siendo construida en Brasil,
y los pilotes helicoidales y tensores de anclaje Chance®
hechos por Hubbell Power Systems, Inc. (HPS) están
ayudando a sostener las torres de transmisión en una
amplia gama de terrenos y condiciones del suelo.
La demanda de electricidad en Brasil está creciendo alrededor del 4,5 % al año. Esto significa que en el año 2021, la demanda
total de carga aumentará de los 472.000 GWh de hoy a unos 736.000 GWh, un 56 % de aumento.
Para responder a esta demanda, el gobierno brasileño está construyendo o planea construir 48 nuevas plantas de energía en
los próximos 10 años. Brasil está atravesado por ríos y las 48 plantas serán hidroeléctricas, con una capacidad de generación
combinada de 42.157 MW de potencia. La mayoría (80 %) será generada por 18 nuevos embalses en la cuenca del río Amazonas.
Dos ya están construidos. La presa Jirau produce 6,5 GW y la presa Santo Antonio produce 6,3 GW de potencia. Ambas se
encuentran en la zona de Porto Velho.
Solo hay un problema.
En Brasil, las regiones oriental y del sudeste, sedientas de energía, están separadas de las gigantescas plantas generadoras
hidroeléctricas del noroeste por 1.475 millas (2.375 kilómetros) de terreno agreste y ríos pequeños. Así que, además de construir
nuevas plantas eléctricas, Brasil está también en un frenesí de construcción de líneas de transmisión. Una de las mayores
empresas mixtas, el Proyecto Río Madeira, está actualmente en construcción.
Construir las más grandes de Brasil
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de: NBTE--formada por Abengoa (51 %), Eletrosul (24,5 %) y Electronorte
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El trabajo en la primera línea se inició en el año 2011 y está a punto de
concluir. El trabajo en la segunda línea paralela se inició a mediados de 2012
y debe estar completado en el año 2013. Se necesitarán 6.500 trabajadores
para finalizarlas y costarán aproximadamente $1,8 mil millones de dólares
estadounidenses (unos $3,5 mil millones de reales).
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El proyecto cruzará cinco estados brasileños, estará sostenido por 10.000
torres y tendrá aproximadamente 47.200 millas (76.000 kilómetros) de cable
conductor (ACSR 40/25mm). Las dos líneas transmitirán 12,8 GW de potencia
a través de 1.475 millas (2.375 km) desde Porto Velho hasta São Paulo.
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La construcción del proyecto de Río Madeira está a cargo de un consorcio de
empresas y consta de dos líneas de transmisión de 600 kV DC.
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-40º
Obs: Algumas datas foram atualizadas de acordo
com os Leilões de Transmissão da Aneel
-35º
Tres empresas están construyendo las líneas: Alta Energia (33 %), Schahin (34 %) y Toshiba (33 %).
Soporte en todos los terrenos
Las condiciones del terreno y del suelo varían considerablemente a lo largo de
la línea. Como resultado, los diseños de las torres varían: Aproximadamente
el 80 % son torres de pivote único, con tensores de anclaje soportados por
anclajes helicoidales. Aproximadamente el 20 % son torres autoportantes
(de cuatro patas). El tipo de torre elegido para cada ubicación depende de la
ubicación geográfica (las condiciones del suelo) y la ruta de la línea (curvas).
Algunas torres se encuentran en lugares muy alejados, lo que dificulta el
acceso a las construcciones. Siempre que fue posible, se utilizaron torres
de pivote central con tensores de anclaje, que se prestan a la utilización de
anclajes helicoidales.
Hay tres fabricantes en Brasil que producen los anclajes helicoidales, pero en
Las ubicaciones de algunas torres eran muy remotas y un
menor cantidad que los anclajes Chance® que produce HPS. En Febrero de 2011, desafío para el acceso.
representantes de las instalaciones de HPS Delmar en Brasil se reunieron con Alta
Energia y Schahin.
Delmar es una fábrica de HPS y punto de distribución de productos como protectores, disruptores y disyuntores para subestaciones.
La planta está situada en Tatui, São Paulo. Delmar ha estado en el negocio durante más de 40 años y fue adquirida por HPS en 2005.
HPS sugirió que los contratistas de cimientos de torres consideraran los pilotes helicoidales Chance® como una opción, y les
entregó muestras para las pruebas junto con los informes de calidad y los resultados de las pruebas (incluyendo cargas de
torsión). Los contratistas instalaron las muestras de pilotes helicoidales y realizaron pruebas de tensión y compresión. También
se pusieron en contacto para obtener referencia con otras empresas que usan pilotes helicoidales Chance.
Entre Schahin Engenharia y Alta Energia, se hicieron pruebas tanto de tensión (eje cuadrado SS200) como de compresión (eje
redondo para torres autoportantes RS3500) en Brasil, bajo la supervisión de ingenieros de HPS.
Plenamente satisfechos, los contratistas hicieron su primer pedido en agosto de 2011. De los pilotes helicoidales usados en la
primera línea, un 50 % son de marca Chance®. La primera línea del proyecto Río Madeira tiene 4.300 torres. De ellas, 3.440 son
torres con tensores de anclaje, y 1.800 tienen soportes de pilotes helicoidales Chance SS200. De 860 torres autoportantes,
250 tienen soportes de pilotes helicoidales Chance RS3500.
Las ventajas se suman
Las empresas de servicios públicos y los contratistas en Brasil han estado usando cimentaciones de hormigón, de pilotes clavados
y de elementos prefabricados como bases para torres durante varios años. Aunque son técnicamente eficaces, estos métodos
tienen algunas desventajas.
Comparación de tipos de cimentación
Hormigón/prefabricado/pilote clavado Pilote
helicoidal
• Requiere demasiado cemento
• No requiere cemento
•Requiere demasiada agua
• No requiere agua
•Requiere de grandes equipos de movimiento
• Requiere un tractor pequeño o una
de tierra
retroexcavadora con cabezal de clavado
•Requiere gran cantidad de mano de obra
• Requiere poca mano de obra
•Fuertes vibraciones (Pilote clavado)
• Sin vibración
•Gran impacto sobre el medio ambiente
• Muy poco impacto sobre el medio ambiente
•Difícil de instalar en ciertas condiciones
• Puede ser instalado en cualquier condición
meteorológicas
climática.
Dado que la mayoría de las torres se encuentran en lugares remotos, los pilotes helicoidales funcionaron muy bien, y pueden ser
utilizados en diversas condiciones del suelo. El suelo muy arenoso en algunos sitios a lo largo de la ruta impide la instalación de
bases de concreto. Los orificios excavados en el suelo arenoso tienden a socavarse y requieren no solo apuntalamiento sino también
mayor masa. Los obstáculos del transporte a otros sitios habrían dificultado la entrega del hormigón y todos sus equipos relacionados.
Estos problemas fueron solucionados con los pilotes helicoidales, que requieren una máquina relativamente pequeña para la
instalación y un número menor de trabajadores. El resultado fue un costo total de la mano de obra significativamente menor para
instalar los pilotes helicoidales, en comparación con una gran cimentación en hormigón para una sola torre.
Las varillas de extensión permiten que el cabezal de la unidad de perforación clave los
pilotes helicoidales en la tierra, hasta alcanzar un buen par dinamométrico.
Las cimentaciones helicoidales son más sencillas y rápidas de instalar
que las tradicionales cimentaciones de hormigón. Además, requieren
mucho menos material y muchos menos trabajadores.
Pruebas y confianza
Después de la instalación, los contratistas probaron la mayoría de los pilotes helicoidales. En las torres de cuatro patas apoyadas
sobre pilotes helicoidales, los contratistas probaron uno de los cinco a siete pilotes de cada pata. En la torres de pivote central, los
contratistas probaron cada cimentación con tensores de anclaje.
Las pruebas eran necesarias por dos razones. En primer lugar, el gobierno de Brasil las
exigió como parte del contrato de construcción. En segundo lugar, esta fue la primera
vez que las contratistas trabajaron con este tipo de sistema de cimentación y querían
confirmar que funcionarían en las diversas condiciones de suelo.
Las pruebas revelaron algunos problemas que ilustran la importancia de contar con
información precisa sobre el suelo. En algunos sitios, las condiciones del suelo eran
engañosas. En uno de esos lugares se había instalado un pilote helicoidal al par de
apriete correcto para la resistencia, pero en las pruebas se rompió. Para remediar esto,
el contratista simplemente instaló el pilote helicoidal más profundamente. En otro sitio,
las cavidades subterráneas forzaron a los ingenieros a abandonar un diseño de pivote
central y poner una torre autoportante debido a las condiciones del suelo.
Todos los problemas se resolvieron corrigiendo los procedimientos de prueba, cambiando
el diseño de la torre o reajustando las profundidades de perforación (par de torsión).
Sinuosa ruta de entrega
Se llevó a cabo una gran cantidad de pruebas sobre
los pilotes helicoidales, incluso pruebas de tensión.
HPS fabrica pilotes helicoidales Chance® en Centralia, Missouri, pero el producto debía ir
a la selva de Brasil. Esto requería una interesante ruta de entrega de materiales.
Los pilotes helicoidales primero se empacaban en cajas en Missouri, luego se enviaban
a un puerto estadounidense y por mar a Santos, el mayor puerto de Brasil. Desde allí,
las cargas eran enviadas en camiones 150 millas (240 km) hasta las instalaciones de HPS
Delmar. Desde este punto, los materiales eran transportados a los puntos de acopio
y sitios de construcción a lo largo de Brasil; incluidos algunos destinos a 1.800 millas
(3.000 km) de distancia.
No hubo problemas de envío o entrega. Todo llegó a tiempo. Los pedidos se hicieron con
suficiente antelación, de manera que HPS pudo planificar la fabricación y el transporte.
Al comienzo, los proveedores de Brasil hicieron sus entregas más pronto que HPS. Al final
del proyecto, los pilotes helicoidales Chance® se entregaban antes de lo programado y
más rápido que los de los competidores locales.
Los contratistas también realizaron pruebas de
compresión.
Este alto nivel de servicio y rendimiento del producto es un buen augurio para los futuros
proyectos que empleen pilotes helicoidales y tensores de anclaje Chance®. Su valor como solución para las difíciles condiciones
del sitio y del suelo fue bien recibido.
La experiencia internacional y las relaciones interpersonales de esta
legendaria empresa han establecido fuertes vínculos entre todas
las partes implicadas. Estas relaciones han establecido una base de
trabajo para continuar construyendo en conjunto la siguiente línea de
emprendimientos de Brasil.
®
Los tensores de anclaje de eje cuadrado son
eficaces para cargas pesadas en suelos difíciles
Capacidades de carga hasta 200.000 libras.
Capacidades de par de torsión hasta
20.000 libras-pie.
Cinco tamaños de rendimiento adecuados para
una amplia gama de condiciones de suelo.
Los tensores de anclaje helicoidales y los
pilotes de cimentación Chance® trabajan juntos
para proporcionar apoyo lateral adecuado y
resistencia a los momentos de vuelco.
• Benefíciese con nuestros 100 años de
liderazgo en la industria de anclajes
Adaptador
de tensor
• Llámenos y obtenga nuestra ayuda
experta en las aplicaciones de ingeniería
de anclajes
Extensión
Sección delantera
• Utilice nuestro software registrado
HeliCAP® para diseño de capacidad
helicoidal
• Reciba nuestra inigualable capacidad de
fabricación, habilidad e inventario en stock
Valores nominales de los productos helicoidales de eje cuadrado (SS) CHANCE®
6
Serie de producto
Par de torsión
Libras-pie (Nm)
Resistencia a tensión máxima*
kip (kN)
Límite de capacidad de
elevación/compresión**
kip (kN)
SS5
5.500 (7 500)
70 (312)
55 (245)
SS150
7.000 (9 500)
70 (312)
70 (312)
SS175
10.500 (14 200)
100 (445)
110 (489)
SS200
16.000 (21 700)
150 (668)
150 (668) ***
SS225
23.000 (31 200)
200 (890)
200 (890) ***
*
Basado en la resistencia mecánica del acople
**
Basado en el par de torsión – límite de capacidad de elevación/compresión = Par de torsión x Kt.
Kt “por omisión” para el Tipo SS = 10 pies-1 (33 m-1)
***
Basado en la resistencia mecánica del perno de acople
Mayores capacidades de compresión disponibles con el Helical Pulldown® Micropile
®
Los pilotes helicoidales
Instant Foundation® van a lugares donde
los pilotes de hormigón no pueden ir
Capacidades apareadas del suelo y la carga:
Cualquier carga. En cualquier lugar.
Para una amplia gama de condiciones en el
lugar, las bases Chance® incluyen diseños de
una pieza y extensibles.
Las placas helicoidales de acero de
alta resistencia fundido según nuestras
especificaciones distribuyen las fuerzas de
levantamiento y compresión.
El eje central transfiere las cargas
horizontales de cizalladura, torsión y flexión
a los suelos circundantes.
Los grupos de cimentación de pilotes
helicoidales debidamente seleccionados
pueden soportar casi cualquier carga de
estructuras de transmisión en cualquier
condición del suelo.
Valores nominales de los productos helicoidales de eje redondo (RS) CHANCE®
Serie de producto
Par de torsión
Libras-pie (Nm)
Resistencia a tensión máxima*
kip (kN)
Límite de capacidad de
elevación/compresión**
kip (kN)
RS2875.203
5.500 (7 500)
60 (267)
49.5 (220)
RS2875.276
8.000 (10 846)
90 (400)
72 (320)
RS3500.300
13.000 (17 600)
120 (534)
91 (405)
RS4500.337
23.000 (31 200)
140 (623)
138 (614)
RS6625.280
40.000 (54 233)
200 (890)
200 (890)
RS8625.250
60.000 (81 349)
300 (1 334)
300 (1 334)
* Basado en la resistencia mecánica del acople
**Basado en el par de torsión – límite de capacidad de elevación/compresión = Par de torsión x Kt
El Kt “por omisión” para el tipo RS2875 = 9 pies-1 (30 m-1); para el tipo RS3500.300 = 7 pies-1 (23 m-1);
para el tipo RS4500.337 = 6 pies-1 (20 m-1);
para el tipo RS6225.280 = 5 pies-1 (13 m-1);
para el tipo RS8624.250 = 4 pies-1 (13 m-1);
7
Acerca de Hubbell Power Systems
Hubbell Power Systems (HPS) fabrica una gran
variedad de productos para transmisión, distribución,
subestaciones, fabricantes de equipo original (OEM)
y telecomunicaciones, utilizados por las empresas de
servicios públicos. Los productos de HPS también se
emplean en las industrias de transporte, gas, agua y
construcción civil. Nuestra línea de productos incluye
productos para la construcción y conmutación,
herramientas, aisladores, pararrayos, herrajes para postes
de línea de transmisión, accesorios para cables, equipos de
prueba, bujes para transformadores y cajas prefabricadas
y pastillas para equipos en polímero.
Hubbell tiene una política de constante
introducción de mejoras en sus productos.
Por esta razón, nos reservamos el derecho
de cambiar los diseños y especificaciones sin
previo aviso.
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