Hacia 1983 desarrollamos la automatización de los trabajos prácticos de líneas eléctricas, basándonos en las guías del ing. José Scaramutti. El objetivo era evitar que los alumnos hicieran cálculos repetidos y destinaran el tiempo ahorrado en la tarea de calculo, a pensar sobre los resultados obtenidos y tratar de optimizar el trabajo planteado. Pensábamos con estos medios preparar a los alumnos para enfrentar condiciones de trabajo que ya se presentaban en empresas donde se tenia disponibilidad de acceso a sistemas computacionales de tiempo compartido...

Pasaron muchos años, los programas se transformaron a versiones para PC manteniendo las características de diseño iniciales, se los distribuyo a muchos alumnos para que los usaran y experimentaran, y en algunos casos se utilizaron para resolver problemas de proyectos que se construían...

El manuscrito de presentación de este trabajo quedo perdido el la pila de papeles donde se acumulan las ideas que uno quiere desarrollar... y nunca se terminan...

Desde inicios del 2000 las facilidades de publicación en INTERNET que aprovechamos para los alumnos de la carrera de ingeniería electricista de la UNLP, (Biblioteca accesible desde www.ing.unlp.edu.ar/sispot/) nos impulso a buscar este manuscrito y ponerlo en forma accesible, complementado con los correspondientes programas.

Desde hace algunos años los alumnos que cursan Transmisión de la Energía, disponen de guías que detallan los pasos a seguir en la realización de los trabajos prácticos, y en particular los que corresponden a los temas de calculo mecánico de líneas aéreas.

Es a partir de estas guías que hemos enfocado la tarea de automatización del proyecto.

Algunos colegas dudan de la conveniencia de dar acceso a los alumnos a estas facilidades, juzgando poco formativa la tarea desarrollada en esta forma.

Tampoco nosotros estamos convencidos del éxito absoluto de esta posibilidad, sin embargo entendemos que es necesario abrir las puertas que conducen a estos caminos.

Vemos a diario, sentimos, como la difusión de las computadoras se ha incrementado y se sigue incrementando en proporción asombrosa.

El exalumno, novel ingeniero, ya en su primer trabajo se encontrara con inteligencias artificiales, que pueden ayudarle en la resolución de sus problemas.

Por otra parte, los alumnos actualmente (1983) tienen en su formación, materias que cubren los temas de programación y lenguajes, y llegan a cursar los últimos años de la carrera con conocimientos tales que les permiten desarrollar programas.

Quiéraselo o no, en el futuro, las cátedras de los últimos años se verán obligadas a enfrentar la automatización de los métodos de trabajo.

Surgen "amenazas" futuras, a las cuales es forzoso hacerles frente ya, preparándonos para dominarlas antes de que ellas nos superen.

En colaboración con la cátedra de Instalaciones Eléctricas, que ya ha realizado algunas experiencias al respecto, con distintos éxitos (malos también!) hemos preparado los programas que se presentan.

Aunque ya hemos dicho que no estamos absolutamente convencidos de que la automatización de los trabajos prácticos produzca resultados positivos en la formación de todos los alumnos, creemos sinceramente que ofrece ventajas para la mayoría.

En primer lugar los trabajos se pueden seguir desarrollando como en el pasado, independientemente de la posibilidad de ejecutar los programas, por lo que la nueva facilidad de ninguna manera empeora la situación actual.

Cuando los cálculos han sido hechos sin usar el programa, los resultados obtenidos pueden ser comparados con los resultados de una ejecución del programa, y esta comparación permite al alumno un control de su trabajo, si encuentra diferencias y busca su origen, quizás descubra que aplica mal el algoritmo indicado en la guía...

Aunque el alumno ejecute el trabajo directamente, y solo con la computadora, esta claro que esta posibilidad no lo exime de conocer y estudiar el método de calculo, los algoritmos utilizados, que se encuentran incluidos en el programa, y que describen el proceso de calculo en un lenguaje menos humano, pero mas riguroso que la guía de trabajos prácticos.

Los alumnos que saben programación y lenguajes, pueden leer con provecho los textos de los programas, estos les pueden servir de base para construir programas con otros objetivos, con otras posibilidades, y tendrán siempre a mano un programa guía que les producirá ejemplos para control.

Si por esta causa algún alumno desarrolla su programa para su maquina, y no olvidemos que la difusión de estos "juguetes" que aparecen el mercado llega ya a nivel de estudiantes no solo universitarios, la facilidad de tener el programa de ejemplo permite el máximo provecho, indudablemente es mas provechoso para el alumno simplemente traducir o copiar el programa, que hacer sobre un recetario un centenar de cuentas o mas! sin control final.

Si al alumno no le gustara desarrollar programas, se le presenta de todos modos la posibilidad de hacer varias ejecuciones del programa cambiando los datos, las condiciones, y de este trabajo sale indudablemente la experiencia y la inquietud de profundizar el tema.

Al ejecutar los programas con la computadora, los resultados pueden registrarse en papel y se pueden guardar los antecedentes, todos con igual nivel de calidad, ordenados y prolijos,... cuando se hace el trabajo a mano no es fácil mantener esta situación bajo control.

La repetición de ejecuciones permite estudiar fácilmente la sensibilidad del modelo a la variación de los parámetros y variables independientes, así se pueden encarar fácilmente estudios de optimización imposibles de desarrollar en el curso lectivo de otra manera.

Esta modalidad de trabajo otorga a los datos la justa importancia, sin ellos no puede iniciarse la ejecución, la preocupación inicial del alumno se volcara en conseguir formar el lote de datos correctos,... pero si se equivoca corregir datos y obtener los resultados correctos es prácticamente inmediato.

Se fomenta de esta manera la minuciosidad en los controles, y se contribuye con sucesivas ejecuciones a mejorar la solución sin esfuerzo importante.

Resumiendo podemos decir que proponemos al alumno dos tareas básicas, desarrollar programas, o ejecutar programas, si estas tareas no le interesan habrá que concluir que equivoco carrera... prácticamente estos trabajos serán parte de su vida profesional mientras trate de acumular experiencia.

A este punto, con honestidad, debemos decir que nos hemos convencido que la opción propuesta es ideal... es el tiempo que nos mostrara la realidad, y se encargara de volvernos a poner los pies en la tierra, si de ella nos hemos alejado...

A la fecha (agosto 1983) se han preparado cuatro programas en su primera versión, la que deberá ser pulida para el uso de los alumnos, y deberán detectarse las dificultades que se presentan.

Los programas en cuestión permiten:

• desarrollar el calculo mecánico de los conductores de líneas aéreas (y de los cables de guarda) en distintas condiciones climáticas.
• Realizar el calculo de las dimensiones principales de un soporte de línea con distintas disposiciones de los conductores, y con cable de guarda
• Verificación mecánica de un poste troncocónico (tipo de hormigón o tubular de acero) cargado por los conductores y la acción del viento.
• Verificación de fundaciones por el método de Sulzberger

Una particularidad que debe destacarse es la estanqueidad de los cuatro programas presentados, al desarrollarlos juzgamos poco formativo tener un único procedimiento que fuera ejecutado y pasara automáticamente datos de un escalón a otro, el ejecutar un programa exige definir los datos y obtener resultados que deben ser interpretados... por quien quiere aprender.

Si los resultados no se interpretan la ejecución del programa no ha cumplido su función, el trabajo no termina en analizar los datos, se debe entender el significado de los resultados.

Al tener programas estancos el alumno es obligado a preparar los datos para la ejecución con los resultados de otra, debe interpretar, si lo hace mal debe descubrirlo en resultados absurdos, y así forma experiencia.

Por cierto que es posible desarrollar un "gran programa" que hace todas estas tareas, quizás sin poner datos, o poniendo los mínimos... pero quisimos obligar a los alumnos a pensar, y esta otra modalidad de programas no nos pareció adecuada.

Sobre esta base los alumnos pueden, si lo desean y disponen de suficiente tiempo desarrollar programas mas complejos y ambiciosos, al día de hoy hemos preferido comenzar de lo simple y de lo concreto.

En las actualizaciones mas recientes de los programas se agrego una modalidad de preparación de datos para el programa siguiente, y en esta forma los programas se pueden ejecutar uno tras otro con un ritmo aceptable.

El programa FLECAB desarrolla el calculo mecánico de cables tendidos. El lote de datos se debe preparar respetando las instrucciones incluidas en el archivo de ejemplo FLECAB.DAT que contiene registros de datos y registros de comentarios (renglones que inician con * o C) para la preparación de datos, durante la ejecución FLECAB descarta los renglones de comentarios.

Las condiciones climáticas que necesita FLECAB como datos, pueden estar incluidas en el mismo archivo o en un archivo separado, en el lote de datos que lee FLECAB, se señala con un registro que inicia con $ y se indica camino, nombre y extensión este segundo archivo de datos.

Si se desea aunque, no es necesario, con el programa SELTAR se pueden separar los comentarios, y los datos en dos archivos separados.

Un lote de tarjetas (se utiliza esta expresión por razones históricas, cuando a cada renglón del lote de datos correspondía un tarjeta de cartulina con los datos perforados hoy se debe decir registros) define las condiciones climáticas.

Dos tarjetas definen los datos específicos del problema.

Los resultados se presentan en un informe de texto de calidad aceptable formato *.txt (que debe verse con letras de tamaño constante, por ejemplo Currier New), otra opción genera el informe con formato *.csv los valores están separados por punto y coma y se pueden levantar con excel (seleccionando datos, texto en columnas, e indicando delimitados por punto y coma) y se convierten a formato *.xls.

Se observa el ejemplo en FLECAB.DAT donde se detallan los datos, el texto del programa principal FLECAB.FOR (que puede obtenerse pidiéndolo expresamente, ya que no es accesible desde INTERNET) indica cada paso y este esta definido por una subrutina especifica.

Cada subrutina desarrolla una tarea, si el lector conoce lenguajes puede leerla, si cree que no conoce quizás un amigo pueda ayudarle a entenderlas.

El programa sirve para apoyos a nivel, y cable uniforme (sin cargas concentradas ni cadenas de aisladores).

Se ha incluido una subrutina que calcula el vano critico para cada combinación (par) de condiciones climáticas, pero no se aplica para encontrar la condición dimensionante.

El método que se utiliza para encontrar la condición dimensionante es adoptar como tal la primera condición climática, y al concluir el calculo correspondiente a cada condición controlar que esta no sea mas desfavorable, si lo es entonces adopta esta ultima como dimensionante y comienza nuevamente el calculo.

En el calculo propiamente dicho del tiro y de la flecha se ha utilizado el método propuesto en la bibliografía (1) que se ha juzgado adecuada.

La ejecución del programa genera resultados, que se presentan en un archivo de datos adecuado para DIMPOS.

El programa DIMPOS determina las dimensiones geométricas del poste, el lote de datos se debe preparar respetando las instrucciones incluidas en el archivo de ejemplo DIMPOS.DAT que contiene registros de datos y registros de comentarios (renglones que inician con * o C) para la preparación de datos, durante la ejecución DIMPOS descarta los renglones de comentarios.

También en este caso se observa que el programa principal es prácticamente una sucesión de llamadas a subrutinas que realizan distintas tareas especificas.

El programa respeta la norma VDE 0210 (vigente en 1983...), calcula las distancias y adopta la disposición de conductores, controla y reubica, y luego ubica al cable de guarda, tratando de optimizar la posición, por ejemplo para disposición de conductores en triángulo, con dos conductores en un plano vertical, ubica el cable de guarda en el eje de la torre, y luego lo desplaza buscando posiciones de menor altura.

Para las torres de doble terna el cable de guarda se ubica en el eje de la estructura, y luego se ubican dos cables de guarda buscando la altura mínima

El criterio de protección del cable de guarda se basa en el método de Langher.

La subrutinas están preparadas para varias disposiciones de conductores, en particular las disposiciones disponibles son

1 triángulo con un lado vertical,

2 en napa con postes entre conductores,

3 en triángulo en A, lado horizontal,

4 conductores superpuestos verticalmente,

6 doble terna con conductores superpuestos verticalmente,

También se debe indicar alguna la relación entre tipo de torre y las cadenas de aisladores

0 torre de suspensión con cadena de aisladores,

1 torre de retención (o terminal) con cuello muerto sin cadena de aisladores,

2 columna de suspensión con aislador brazo rígido

3 torre de retención con cuello muerto con cadena de aisladores vertical (y eventual contrapeso)

Este programa tiene dos posibles opciones de resultados, con una genera un archivo grafico *.DXF, (levantado con Autocad u otro programa adecuado) nos entrega los gráficos que se pueden observar a continuación.

Se han corrido algunos casos de una torre 132 kV (vano 100 � 150 m) doble terna (con disposición 6)

En la figura de la izquierda, se notan crucetas muy cortas, si hay cuellos muertos que hacen la continuidad eléctrica de los conductores de vanos contiguos, se debe controlar su distancia a la torre y evitar su movimiento, por otro lado en esta torre solo tiene sentido ubicar un cable de guarda, dos no dan ventaja alguna.

Para la figura de la derecha en cambio se muestra el ángulo de meneo de la cadena de aisladores del cuello muerto, los segmentos verticales representan la flecha del conductor, obsérvese que en este caso dos cables de guarda permiten reducir la altura de la torre.

En los tres casos los cálculos se han realizado con distancia mínima del conductor al suelo de 7.5 m.

Cuando se selecciona la otra opción de resultados, el programa genera un lote de datos que contiene las cargas de los conductores y su ubicación, y que es interpretado por el programa de verificación VERPOS debiendo hacerse los ajustes de valores según la hipótesis de carga que se desee verificar.

El programa VERPOS verifica la carga del poste, es decir dadas las cargas determina la resultante, y su influencia sobre la base, momentos de vuelco, momentos torsores.

El lote de datos se debe preparar respetando las instrucciones incluidas en el archivo de ejemplo VERPOS.DAT que contiene registros de datos y registros de comentarios (renglones que inician con * o C) para la preparación de datos, durante la ejecución VERPOS descarta los renglones de comentarios.

La primera tarjeta describe el poste, luego sigue el lote con las cargas presentaes en la condicion mas desfavorable.

Una ultima tarjeta define la hipótesis de calculo, viento, angulo, y factores de incremento de las cargas, el programa tiene definidas las hipótesis de calculo de acuerdo a una tabla de equivalencias con la norma VDE, y con estos valores se determinan los estados de carga.

El programa no se ha desarrollado con subrutinas, dentro del programa principal están las secciones que contienen los varios algoritmos que desarrollan el calculo, y hay dos subrutinas que determinan la suma de fuerzas y la suma de momentos.

La ejecución del programa genera resultados, que se presentan en un archivo de datos adecuado para VERFUN.

El programa VERFUN verifica la fundación de dimensiones definidas en base al método de Sulzberger

El lote de datos se debe preparar respetando las instrucciones incluidas en el archivo de ejemplo VERFUN.DAT que contiene registros de datos y registros de comentarios (renglones que inician con * o C) para la preparación de datos, durante la ejecución VERFUN descarta los renglones de comentarios.

Se ha seguido rigurosamente el articulo indicado en la bibliografía (2) que es un clásico sobre el tema en nuestro medio.

Como los otros este programa desarrolla un calculo de verificación para las dimensiones que se le fijan a la fundación.

La ejecución admite varias fundaciones de distintas dimensiones para permitir la búsqueda de condiciones optimas.

Los programas sirven solo si se ejecutan, si se utilizan...

Los autores esperan que los alumnos (y no solo ellos) utilicen esta herramienta que les permitirá avanzar rápidamente en las experiencias de proyecto, y hacer experiencias mas amplias, como por ejemplo optimizar un diseño, calcular desarrollando completamente un vano optimo, y estudiar la sensibilidad del modelo a las variaciones de los paramentos.

El tiempo, que asigna el justo valor a las obras humanas, nos dará el juicio final de este trabajo.

(agosto 1983)

No todos los interesados en usar estos programas sabían utilizar un programa editor para preparar los datos, y entonces en 1991 con la ayuda de algunos compañeros de trabajo desarrollamos el programa EDILIN, editor de datos para los programas de líneas eléctricas que permite hacer la preparación de datos de los programas de calculo de líneas FLECAB, VERPOS, DIMPOS, DIMFUN, evitando el esfuerzo de prepararlos con el editor, cuyo uso de todos modos es aconsejable y en general permite mayor rapidez.

Los lotes de datos que procesa EDILIN no deben tener comentarios, ya que EDILIN no los reconoce. Si se dispone de lotes de datos con comentarios, SELTAR permite eliminar los comentarios y obtener un lote de solo datos compatible con EDILN, que solo puede procesar un caso por vez (no pueden sucederse varios calculos en una misma corrida.

El programa EDILIN tiene la ventaja que hace innecesarias las instrucciones de preparación de datos, ya que los pide uno a uno y los ubica en el lugar adecuado para que el siguiente programa de calculo interprete correctamente por la ubicación en los registros el significado que corresponde.

Para usar los programas se puede preparar con EDILIN, el lote de datos para alimentar a FLECAB, que llamamos A1.

Hemos comentado que en las actualizaciones mas recientes de los programas se agrego una modalidad de preparación de datos para el programa siguiente, y en esta forma los programas se pueden ejecutar uno tras otro con un ritmo aceptable.

Ejecútese FLECAB, datos en A1, resultados en A2 y A3, deben examinarse los resultados obtenidos en A2, y si son satisfactorios los resultados de A3 pueden alimentar el programa EDILIN y se completan los datos faltantes, el resultado se guarda en B1.

Ejecútese DIMPOS, datos en B1, resultados en B2 y B3, deben examinarse los resultados obtenidos en B2 y si son satisfactorios se utiliza el archivo B3 para alimentar nuevamente el programa EDILIN se completan los datos faltantes , y el resultado se archiva en C1.

Se ejecuta entonces VERPOS, datos en C1, resultados en C2 y C3, se examinan los resultados de C2 y si satisfactorios se usa el archivo C3 para alimentar EDILIN, se completan los datos faltantes, y el resultado se archiva en D1.

Se ejecuta DIMFUN, datos en D1, resultados en D2, y si satisfactorios se termino el trabajo.

Para completar realmente un proyecto, una vez adoptado el conductor y el vano, y dimensionada la geometría de un poste, se deben hacer varias verificaciones para distintas hipótesis de cargas, esto se repite hasta encontrar la condición dimensionante de la estructura y finalmente calcular la fundación, también para su condición dimensionante, que no necesariamente coincide con la anterior.

Indudablemente si se desarrolla un proyecto de una línea con estos programas, aun sin perfeccionar los resultados se deben ejecutar muchas veces, y fue por esta razón que agregamos la preparación de datos para el programa siguiente sin pretender por ello acelerar demasiado el trabajo.

Otras versiones de programas que hacen cálculos comparables aparecieron también durante estos años para permitir resolver estos problemas en otros ambientes.

Dentro del programa WPROCALC se pueden ejecutar los siguientes programas, cuyos resultados pueden compararse con los obtenidos por los programas antes presentados.

M-FLECAB, calculo y determinación de tiro y flecha de conductores flexibles

M-LANGER Calcula áreas de protección por el método de Langher

R-DIMFUN Verifica fundaciones por el método de Sulzberger

Dentro del programa WFAR451 se accede a tablas de datos para ser cargados en los distintos programas presentados en este trabajo, características de los cables, condiciones climáticas, entre otras.

Cuando se estudia la teoría, se nota que el calculo de la flecha se desarrolla con una primera aproximación que es la parábola, surge la duda de cual es el error que corresponde por no usar la función coseno hiperbólico, solución exacta de la ecuación diferencial que corresponde a este problema.

Se dispone de un programa desarrollado en Q-Basic que usa el coseno hiperbólico, y se pueden hacer comparaciones, haciendo experiencia y analizar si la mayor exactitud tiene sentido

Normalmente los programas para calculo de flecha consideran el cable y la sobrecarga uniformemente repartida, cuando el cable esta tendido entre cadenas de aisladores, como frecuentemente se presenta en las estaciones eléctricas, estos modifican el comportamiento, y para determinar su posición se puede usar el programa STUCAT, que incluye esta influencia.

En las estaciones eléctricas además de las cadenas de aisladores en el vano cuelgan los cables de conexión, que son cargas concentradas adicionales, el ing Orlando Hevia, que desarrolla su actividad en la UTN regional Santa Fe ha desarrollado un programa que resuelve este problema.

A veces en las estaciones eléctricas, en serie con los conductores se instalan resortes (llamados compensadores estáticos) cuyo efecto es aumentar la elasticidad del conjunto conductor resorte, siendo el conductor equivalente mas elástico la sensibilidad de la flecha a las variaciones de temperatura son menores que para el solo conductor.