Caso estudio: Análisis de pórticos en celosía de subestaciones eléctricas de alta tensión incluyendo comparativo entre análisis sísmicos empleando métodos elásticos estáticos y elásticos dinámicos

Abstract

RESUMEN : Las subestaciones eléctricas son indispensables dada la dependencia humana de los sistemas alimentados por energía eléctrica. El adecuado funcionamiento de una subestación depende, entre otras cosas, de un correcto análisis y diseño que garantice la competencia de todas las estructuras requeridas al interior de esta. Por medio de un caso estudio, se realizó el análisis estructural de un pórtico en celosía parte de una subestación eléctrica de alta tensión para determinar las solicitaciones gobernantes para el diseño de sus elementos. Se consideraron las cargas del peso propio, viento, sismo, tensiones mecánicas de los conductores y cortocircuito, además de determinar los efectos de pandeo generados por cada una de dichas cargas. Se emplearon dos metodologías de análisis para determinar las fuerzas sísmicas, el método elástico estático de la fuerza horizontal equivalente y el método dinámico elástico modal espectral. Luego de realizar los respectivos análisis, se identificó que las combinaciones de carga gobernantes no incluían componentes sísmicos, sino más bien, las cargas de tensión mecánica, viento y cortocircuito. Sin embargo, se compararon las cargas máximas obtenidas para las combinaciones con componentes sísmicos y se encontró que los resultados obtenidos por medio del análisis modal espectral retornaron resultados hasta un 30% mayores a los calculados con el método de la fuerza horizontal equivalente. Dicho lo anterior, se pudo establecer que, para este pórtico, las cargas sísmicas no gobiernan el diseño de los elementos, pero en caso de que se trate de un pórtico donde si gobierne el sismo, se recomienda emplear análisis dinámicos como el análisis modal espectral y se prescribe indispensable en pórticos donde se deban instalar equipos electromecánicos, que requieran estructuras de soporte rígidas.