Modelar torres en PLS-CADD implica mucho más que dibujar una estructura sobre un perfil de terreno. El ecosistema PLS integra módulos especializados — PLS-TOWER para celosías y PLS-POLE para postes — que generan modelos estructurales detallados, calculan capacidades bajo múltiples combinaciones de carga y devuelven los resultados a PLS-CADD para la verificación automática de cada ubicación a lo largo de la línea.

En este artículo explicamos cómo funciona la modelación de estructuras dentro del entorno PLS-CADD, qué rol cumplen los módulos PLS-TOWER, PLS-POLE y CAISSON, y cuál es el flujo de trabajo que permite verificar todas las estructuras de una línea de transmisión de forma integrada y eficiente.

PLS-TOWER: modelación de torres de celosía

PLS-TOWER es el módulo del ecosistema PLS dedicado al análisis y diseño de torres de acero de celosía para líneas de transmisión. Utiliza un modelo de elementos finitos donde cada miembro estructural (angular, platina, perfil) se representa como un elemento barra con sus propiedades mecánicas reales.

Características principales

• Modelo geométrico parametrizado: define la geometría de la torre mediante nodos y miembros. Soporta secciones angulares L (iguales y desiguales), tubulares y perfiles tipo T o compuestos.
• Biblioteca de perfiles: incluye catálogos de perfiles según AISC, ASTM A36/A572, normas europeas (EN 10056) y sudamericanas. Los perfiles pueden definirse como grupos para optimización automática.
• Casos de carga: permite definir múltiples hipótesis de carga según IEC 60826, ASCE 74, NESC o criterios locales del RPTD. Cada caso incluye viento, hielo, peso propio, tensión de conductores y cargas de construcción.
• Verificación por colores de estrés: visualiza el ratio de utilización de cada miembro con una escala de colores (verde a rojo). Esto permite identificar rápidamente los elementos sobresforzados o sobredimensionados.
• Análisis no lineal: considera efectos de segundo orden (P-delta) y pandeo de miembros comprimidos con longitudes efectivas según las condiciones de borde reales.

Archivos de capacidad (Usage Files)

El producto clave que PLS-TOWER entrega a PLS-CADD es el archivo de capacidad o usage file. Este archivo contiene los diagramas de interacción wind span vs weight span que definen la envolvente de capacidad de la torre bajo cada combinación de carga.

El diagrama de interacción representa los límites operativos de la estructura: para cada valor de vano viento (wind span, distancia horizontal que genera carga de viento) y vano peso (weight span, distancia horizontal que genera carga gravitatoria), indica si la torre cumple o excede su capacidad. PLS-CADD utiliza estos diagramas para verificar automáticamente si la torre seleccionada en cada ubicación soporta las cargas reales generadas por los vanos adyacentes.

PLS-POLE: modelación de estructuras de postes

Para líneas que utilizan postes en lugar de celosías, PLS-POLE ofrece un motor de análisis estructural basado en elementos finitos adaptado a las particularidades de estos tipos de estructuras.

Tipos de postes soportados

PLS-POLE permite modelar torres y postes fabricados en distintos materiales:

• Madera: postes de pino, eucalipto u otras especies, con propiedades mecánicas según ANSI O5.1. El programa considera la conicidad natural y la reducción de resistencia por nudos y degradación.
• Acero tubular: postes de acero galvanizado con secciones circulares u octogonales. Soporta análisis de pandeo local y conexiones atornilladas o soldadas.
• Concreto: postes de hormigón centrifugado o pretensado. Modela la sección fisurada y no fisurada según las cargas aplicadas.
• FRP (fibra de vidrio): postes compuestos de fibra de vidrio reforzada con poliéster. Considera las propiedades anisotrópicas del material.
• Madera laminada: postes estructurales de madera laminada encolada (glulam) con secciones rectangulares.
• Aluminio: mástiles de aluminio para estructuras ligeras de distribución.

Componentes del modelo

El modelo de PLS-POLE incluye no solo el poste principal, sino todos los componentes que afectan el comportamiento estructural:

• Crucetas: brazos transversales donde se montan los aisladores, definidos por longitud, sección y material.
• Riendas (guys): cables de acero que estabilizan la estructura, con su anclaje, pretensión y ángulo de inclinación.
• Aisladores: cadenas de aisladores de suspensión o anclaje, con peso y longitud definidos.
• Herrajes y accesorios: cargas concentradas de herrajes, amortiguadores y señalizadores.

Al igual que PLS-TOWER, PLS-POLE genera archivos de capacidad que PLS-CADD consume para la verificación automática de cada ubicación.

Integración PLS-CADD con TOWER y POLE: flujo de trabajo

La fortaleza del ecosistema PLS radica en la integración bidireccional entre PLS-CADD y los módulos estructurales. El flujo de trabajo típico para modelar torres en PLS-CADD sigue estos pasos:

1. Diseñar la torre en PLS-TOWER o PLS-POLE: crear el modelo geométrico, asignar materiales y perfiles, definir los casos de carga según la norma aplicable.
2. Generar el archivo de capacidad: ejecutar el análisis estructural para todas las combinaciones de carga y exportar el usage file con los diagramas wind span vs weight span.
3. Importar la estructura en PLS-CADD: cargar el archivo de capacidad en la biblioteca de estructuras del proyecto. PLS-CADD asocia automáticamente la geometría de la torre (alturas de crucetas, longitudes de cadenas) con los datos de capacidad.
4. Ubicar estructuras sobre el terreno (spotting): posicionar cada torre a lo largo del perfil, ya sea manualmente o mediante el algoritmo de Optimum Spotting.
5. Verificación automática: PLS-CADD calcula el wind span y weight span real en cada ubicación y los compara con la envolvente de capacidad. El resultado se muestra con un indicador de porcentaje de uso: verde (< 80%), amarillo (80-100%) o rojo (> 100%).
6. Iteración: si una estructura no cumple en una ubicación, se puede cambiar el tipo de torre, mover la ubicación o modificar el diseño en PLS-TOWER/POLE y regenerar el archivo de capacidad.

Este flujo bidireccional elimina la necesidad de transferir datos manualmente entre software de diseño de línea y software estructural, reduciendo errores y acelerando el ciclo de diseño.

CAISSON: diseño integrado de fundaciones

El módulo CAISSON completa el ecosistema de modelación estructural al cubrir el diseño de fundaciones para torres de transmisión. Se integra directamente dentro de PLS-POLE para calcular:

• Cimentaciones tipo pier: fundaciones de concreto armado cilíndricas o prismáticas, resistentes a momento. Calcula la profundidad de empotramiento necesaria según las propiedades del suelo y las cargas transmitidas por el poste.
• Empotramiento directo: para postes enterrados directamente en el suelo, determina la profundidad mínima de enterramiento considerando la resistencia lateral pasiva del terreno.

CAISSON considera distintos tipos de suelo (arcilla, arena, roca, suelo mixto) y utiliza métodos de cálculo reconocidos como Broms y el método de Hansen para la capacidad lateral.

Mejores prácticas para modelar estructuras en PLS-CADD

Basándonos en la experiencia de proyectos de transmisión, estas recomendaciones optimizan el proceso de modelar torres en PLS-CADD:

• Estandarizar la biblioteca de estructuras: mantener un set de torres tipo verificadas con sus archivos de capacidad actualizados. Clasificar por voltaje, configuración (suspensión, ángulo, terminal) y rango de vanos.
• Verificar la consistencia de unidades: asegurar que PLS-TOWER/POLE y PLS-CADD usen el mismo sistema de unidades (metros/kg o pies/libras). Diferencias en unidades generan errores silenciosos en las verificaciones.
• Incluir todos los casos de carga normativos: para proyectos en Chile, considerar las hipótesis del RPTD N 11 (líneas AT y EAT) y los factores de seguridad de la normativa SEC. Verificar que las combinaciones de carga en PLS-TOWER coincidan con las definidas en PLS-CADD.
• Documentar las extensiones de torre: las torres de celosía suelen tener extensiones de patas para adaptarse a terrenos con pendiente. Incluir todas las variantes de extensión en los archivos de capacidad para evitar verificaciones incompletas.
• Usar la verificación por colores: después de completar el spotting, revisar visualmente la codificación por colores en el perfil de PLS-CADD. Un exceso de estructuras en amarillo indica que el diseño opera cerca del límite y podría requerir mayor margen de seguridad.
• Complementar con análisis FEM detallado: para torres críticas (cruces de ríos, ángulos mayores, terminales) validar los resultados de PLS-TOWER con un análisis FEM en SAP2000 que considere efectos dinámicos y no linealidades avanzadas.

Conclusión

Modelar torres en PLS-CADD es un proceso que aprovecha la integración entre PLS-TOWER (celosías), PLS-POLE (postes) y CAISSON (fundaciones) para verificar cada estructura de la línea bajo todas las condiciones de carga normativas. Los archivos de capacidad y los diagramas de interacción wind span vs weight span son la pieza clave que conecta el análisis estructural detallado con la verificación automatizada a nivel de línea completa.

En Transmission Line modelamos y verificamos estructuras de transmisión con el ecosistema PLS completo, asegurando el cumplimiento de la normativa chilena y las mejores prácticas internacionales. Si necesitas servicios de diseño estructural, verificación de torres o modelación de líneas, conoce nuestros servicios de ingeniería o contáctanos para evaluar tu proyecto.