APITULO 1 - CONDUCTORES PARA LINEAS AEREAS

Se llama línea aérea la instalación cuya finalidad es la transmisión aérea de energía eléctrica, esto se realiza con elementos de conducción y elementos de soporte.

Los soportes están formados por: - postes, - fundaciones, - puesta a tierra, la conducción con: conductores, - aisladores, - accesorios (morseteria).

Todos los elementos constructivos de una línea aérea deben ser elegidos, conformados, y construidos de manera que tengan un comportamiento seguro en condiciones de servicio, bajo las condiciones climáticas que normalmente es dado esperar, bajo tensiones de régimen, bajo corriente de régimen, y bajo las solicitaciones de cortocircuito esperables.

Iniciamos el análisis por los conductores, y continuaremos con otros elementos.

METALES CONDUCTORES

En la construcción de líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica, se utilizan casi exclusivamente conductores metálicos desnudos, que se obtienen mediante cableado de hilos metálicos (alambres) alrededor de un hilo central.

Los metales utilizados en la construcción de líneas aéreas deben poseer tres características principales:

1) presentar una baja resistencia eléctrica, y bajas pérdidas Joule en consecuencia.

2) presentar elevada resistencia mecánica, de manera de ofrecer una elevada resistencia a los esfuerzos permanentes o accidentales.

3) costo limitado.

Los metales que satisfacen estas condiciones son relativamente escasos, a saber:

* cobre

* aluminio

* aleación de aluminio

* combinación de metales (aluminio acero)

Conviene para cada caso particular investigar el metal más ventajoso, teniendo en cuenta las observaciones generales que siguen.

* El conductor cableado puede realizarse con hilos del mismo metal, o de distintos metales, según cuales sean las características mecánicas y eléctricas deseadas.

* Si los hilos son del mismo diámetro, la formación obedece a la siguiente ley:

nh = 3 c^2 + 3 c + 1

siendo: nh = número de hilos; c = número de capas

Por lo tanto es común encontrar formaciones de 7, 19, 37, 61, 91 hilos, respectivamente 1 a 5 capas.

En transmisión de energía eléctrica los materiales utilizados son cobre, aluminio y aleación de aluminio, pudiendo afirmarse que prácticamente no se utilizan otros materiales.

Pese a la menor resistencia eléctrica y superiores aptitudes mecánicas el cobre ha dejado de ser utilizado en la construcción de líneas aéreas, esto es especialmente notado en alta y muy alta tensión.

EL ALUMINIO

El aluminio es el material que se ha impuesto como conductor de líneas aéreas habiendo sido superadas por la técnica las desventajas que se le notaban respecto del cobre, además ayudado por un precio sensiblemente menor, y por las ventajas del menor peso para igual capacidad de transporte.

Los conductores en base a aluminio utilizados en la construcción de líneas aéreas se presentan en las siguientes formas:

cables homogéneos de aluminio puro (AAC)

cables homogéneos de aleación de aluminio (AAAC)

cables mixtos aluminio acero (ACSR)

cables mixtos aleación de aluminio acero

cables aislados con neutro portante (cables preensamblados)

Independientemente de las características eléctricas y mecánicas que conducen a la elección de un tipo de conductor u otro, cuyas ventajas o desventajas comentaremos mas adelante, no se deben perder nunca de vista los principios básicos de uso de este tipo de material, a saber:

1) los conductores de aluminio se utilizan siempre en forma de hilos cableados, debido a que poseen mejor resistencia a las vibraciones que los conductores de un único alambre.

2) la dureza superficial de los conductores de aluminio es sensiblemente menor que para los de cobre, se los debe manipular con cuidado, además los hilos que componen el conductor deben ser de 2 mm de diámetro o mas, para que especialmente en las operaciones de tendido no se arriesguen daños graves.

3) expuestos a la intemperie se recubren rápidamente de una capa protectora de óxido insoluble y que protege al conductor contra la acción de los agentes exteriores. Pese a esto deberá prestarse atención cuando hay ciertos materiales en suspensión en la atmósfera, zonas de caleras, cementeras, etc. exigen seleccionar una aleación adecuada.

4) ciertos suelos naturales atacan al aluminio en distintas formas, por lo que no es aconsejable utilizarlo para la puesta a tierra de las torres, al menos cuando se ignoran las reacciones que el suelo puede producir.

5) el aire marino tiene una acción de ataque muy lenta sobre el aluminio, de todos modos numerosas líneas construidas en la vecindad del mar han demostrado óptimo comportamiento, en estos casos se deben extremar las precauciones en lo que respecta al acierto en la elección de la aleación y su buen estado superficial, en general el ataque será mas lento cuanto menos defectos superficiales haya. Los defectos superficiales son punto de partida de ataques locales que pueden producir daños importantes, si no se presentan entalladuras o rebabas (que pueden ser causadas por roces durante el montaje) los hilos serán menos sensibles al ataque exterior.

6) el aluminio es electronegativo en relación a la mayoría de los metales que se utilizan en las construcciones de líneas, y por esto se debe tener especial cuidado en las uniones.

7) la temperatura de fusión del aluminio es 660 grados C (mientras el cobre funde a 1083 grados C) por lo tanto los conductores de aluminio son mas sensibles a los arcos eléctricos.

TIPOS DE CONDUCTORES

Haremos ahora algunos comentarios ligados al material del conductor.

1) Conductores HOMOGENEOS de ALUMINIO

El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayor conductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto para la fabricación de conductores se utilizan metales con un título no inferior al 99.7 %, condición esta que también asegura resistencia y protección de la corrosión.

2) Conductores HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO

Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores eléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 % aproximadamente) y gracias a una combinación de tratamientos térmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro).

3) Conductores MIXTOS de ALUMINIO ACERO

Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecánica del cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo eléctrico del conductor.

También se realizan conductores mixtos de aleación de aluminio acero, lógicamente tienen características mecánicas superiores, y se utilizan para vanos muy grandes o para zonas de montaña con importantes sobrecargas de hielo.

CARACTERISTICAS MECANICAS

Los valores que caracterizan el comportamiento mecánico del cable son el módulo de elasticidad (E) y el coeficiente de dilatación lineal (alfa), este último al disminuir la temperatura influye reduciendo la longitud del conductor y aumentando el tiro, su solicitación mecánica.

En cables mixtos interesa encontrar valores equivalentes a un conductor ideal homogéneo:

Ecable = (Sac Eac + Sal Eal) / (Sac + Sal)

alfacable = (alfaac Sac Eac + alfaal Sal Eal)/(Sac Eac + Sa Eal)

El valor de la carga de rotura nominal de un conductor mixto aluminio acero esta dada por:

Rcable = (Rac + 4.8) Sac + (Ral + 0.98) Sal

Siendo Rac y Ral las cargas de rotura de los hilos correspondientes, para aleación de aluminio acero en cambio:

Rcable = 0.9 (Rc + 8.8) Sac + Raleac Saleac

SELECCION DEL TIPO DE CONDUCTOR

Las características expuestas anteriormente permiten extraer conclusiones que ayudan a seleccionar el tipo de conductor.

Los conductores homogéneos de aluminio por sus bajas características mecánicas tienen el campo de aplicación fuertemente limitado, ya que vanos relativamente grandes llevarían a flechas importantes que obligarán a aumentar la altura de los soportes, como también fijar distancias notables entre las fases originando cabezales de grandes dimensiones, este tipo de conductor se utiliza entonces para los vanos de las estaciones eléctricas o en las líneas con vanos relativamente cortos.

Los conductores de aleación de aluminio, o de aluminio acero, con características mecánicas elevadas, permiten cuando las trazas son rectilíneas hacer trabajar a los conductores con los máximos esfuerzos que le son permitidos. Esto da por resultado grandes vanos, con el consiguiente ahorro de torres, aisladores, Morseteria y fundaciones.

A su vez los conductores de aleación de aluminio presentan algunas ventajas respecto de los de aluminio acero, a saber :

* mayor dureza superficial, lo que explica la mas baja probabilidad de daños superficiales durante las operaciones de tendido, particularidad muy apreciada en las líneas de muy alta tensión, ya que como consecuencia se tendrán menos perdidas corona, y menor perturbación radioeléctrica.

* menor peso, el ser mas liviano, para flecha y vanos iguales da como consecuencia a igual altura de torres menor peso en las torres terminales y angulares, por la menor solicitación mecánica, esto influye en la economía especialmente cuando la traza es quebrada.

Para el caso de trazas rectilíneas, a igualdad de tensión mecánica de tendido, se tiene menor flecha para igual vano, y en consecuencia menor altura de las torres de suspensión.

Una desventaja que debe señalarse para la aleación de aluminio es que por ser sus características mecánicas consecuencia de tratamientos térmicos, el cable es sensible a las altas temperaturas (no debe superarse el límite de 120 grados C) por lo que debe prestarse especial atención al verificar la sección para las sobrecorrientes y tener particularmente en cuenta la influencia del cortocircuito.

SELECCION CON CRITERIO ELECTRICO

El conductor es el componente que justifica la existencia de la línea, en rigor toda la obra se hace para sostenerlo, y entonces es valida la afirmación de que su elección acertada es la decisión mas importante en la fase de proyecto de una línea.

La razón de la elección es variable con los parámetros de la línea, en particular la tensión, la energía a transportar, etc. debiendo tenerse presente que de la correcta elección depende el costo incremental de la energía que la línea transmite.

Como el conductor por sus características eléctricas y mecánicas, influye en el diseño de las torres, y su ubicación en el terreno, puede deducirse que existe una familia de conductores que satisfacen técnicamente la relación existente entre torre y conductor, pero solo uno es el mas apto para satisfacer las reglas de las cuales no debe apartarse ni esta ni otras obras de ingenieria, tanto eléctrica como de otra especialidad.

Se trata de lograr un diseño con mínimos costos de la obra teniendo en cuenta su construcción y funcionamiento durante un periodo dado.

El objetivo es minimizar:

perdidas de transporte de energía.

costo de las instalaciones de transporte de energía.

Las perdidas de energía son debidas al efecto Joule, y al efecto Corona, ligados respectivamente a la corriente y a la tensión aplicada.

Ambas perdidas se reducen aumentando el diámetro del conductor, que implica un aumento de sección, e incrementos en los costos de las instalaciones no es entonces posible reducir perdidas y simultáneamente reducir el costo de la obra.

Por otra parte como toda obra, las líneas tienen una vida económicamente útil, en la cual se espera amortizar el capital invertido.

Las pérdidas de transmisión representan la energía producida o adquirida (por quien explota la línea) y no vendida, las inversiones realizadas en las instalaciones deben amortizarse en el plazo de vida útil establecido, y esto tiene un costo financiero y por lo tanto el costo de transporte depende de la suma del costo de perdidas y costos financieros, que cuando alcanzan el mínimo, minimizan el costo de transporte.

Para cálculos de esta índole es usual determinar el costo anual de energía e instalaciones.

Consideremos el problema de transportar una potencia de P kW a una distancia de l km.

Fijada la tensión es posible establecer las perdidas Joule para cada diámetro (sección) del conductor, en términos del costo anual que se representa con una curva con forma de hipérbola en un gráfico que relaciona costo diámetro.

Supuestos conocidos los costos para cada uno de los diámetros del conductor, y como esta relacionado este con el costo de instalación (torres, fundaciones, etc.), se determina el costo anual que se representa con una curva parabólica que crece uniformemente con el diámetro.

Con ambas curvas se determina el costo total, y repitiendo el mismo análisis para las distintas tensiones y la misma potencia P se observa un desplazamiento de la curva, hacia arriba cuando la tensión se incrementa (dentro de rangos prácticos).

Aunque los conductores constituyen los elementos cuyo costo esta mas ligado al diámetro, también otros componentes de la línea se ven influenciados en cierto grado (Morseteria, torres, fundaciones).

Estos últimos componentes deben ser considerados, ya que alteran la curva de los conductores en forma y posición. Y por lo tanto el análisis económico debe ser completo so pena de ser mas o menos equivocado.

Además no debe olvidarse de respetar los limites de temperatura con la corriente de régimen, y con la máxima solicitación de cortocircuito, no se debe alcanzar una temperatura tal que provoque una disminución no admisible de la resistencia mecánica del conductor.

Tabla 10 - Temperatura limite para cortocircuito

Material Temperatura en gr. C

Cobre 170

Aluminio 130

Aleacion de aluminio 160

Acero 200

Aluminio acero 160

 

LA TENSION DE TRANSMISION

Para esta elección se puede emplear un proceso análogo, se busca la tensión que representa el menor costo anual ligado a las inversiones en función de la tensión, y las correspondientes perdidas.

En la practica la gama de tensiones , y los valores normalizados limitan la elección en forma drástica, siempre conviene seleccionar la tensión mayor, salvo que las adopciones previas del entorno sugieran otra solución.

Hay criterios y formulas empíricas que ayudan a esta determinación, la formula de Still es una:

U = 5.5 * RAIZ( 0.62 * L + P / 100 )

U tensión entre fases, compuesta en kV

L longitud de la línea en km

P potencia media a transmitir en kW

siempre se debe adoptar una tensión normalizada, eventualmente el valor habitual en la zona, y esta formula da resultados correctos para longitudes que superan 20 km.

Otro criterio es la potencia natural, para esta potencia transmitida la capacitiva de la línea (que depende de la tensión) y la inductiva en juego (que depende de la corriente) se compensan.

La tensión en esta condición debe cumplir:

U = RAIZ( P * Z0 )

U tensión entre fases, compuesta en kV

Z0 impedancia característica de la línea en ohm

P potencia media a transmitir en kW

Es evidente que la potencia natural varia con la impedancia de la línea, y esta depende de los conductores, de la distancia entre ellos y de su disposición.

Se trata en las líneas practicas de un solo conductor (1), de dos conductores en napa paralelos al suelo (2), de tres conductores el par superior contenidos en un plano paralelo al suelo (3), y por ultimo cuatro conductores en haz (4).

Tabla 11 - Potencias naturales en función de la disposición

Potencia natural (MW)

Tensión 33 66 132 220 500 765 kV

disposición

(1) 2.7 10.8 47 120 - -

(2) - 59 150 780 -

(3) - - - 170 890 1750

(4) - 200 1040 2000

En la tabla 11 se observa como la potencia natural depende de la tensión nominal de la línea, de su geometría, conductores y distancias, que definen su impedancia característica.

Cuando se seleccionan tensiones de transmisión es importante considerar las tensiones ya adoptadas en los sistemas vecinos, y considerar los problemas que acarrean las interconexiones en tensiones ligeramente distintas.

Es buena norma de ingenieria que en una red eléctrica, el numero de diferentes tensiones sea el mínimo posible. Y como regla general debe pensarse que la introducción de un nivel de tensión superior se justifica cuando este es mas del doble que el actual.

PERDIDAS POR EFECTO CORONA

Estas dependen principalmente de la diferencia de potencial entre los conductores y tierra, mas exactamente del gradiente de potencial en la superficie de los conductores y de las condiciones climáticas a lo largo de la línea.

Las perdidas pueden ser nulas con tiempo bueno y alcanzar valores elevados con lluvias intensas, es evidente que una buena evaluación de estas perdidas requiere conocimiento de las condiciones meteorológicas de las regiones que la línea atraviesa, registros climáticos de muchos años, de los cuales con procedimientos estadísticos se extrae el numero de horas de lluvia que finalmente permite efectuar la evaluación de las perdidas anuales.

En fase de proyecto preliminar es común usar procedimientos simplificados como el siguiente:

Se adopta un diámetro de conductor normalizado fijando perdidas nulas para buen tiempo. Para líneas con distinto numero de conductores puede adoptarse para este un diámetro que sea al menos igual al indicado en la tabla 12.

Tabla 12 - diámetros mínimos de conductores

Formación del haz dmin (mm) / Un >>> 145 kV 245 kV 362 kV 550 kV

Conductor simple 0.1 Un 14.5 24.5 36.2 55.0

Conductor doble 0.076 Un 11.0 18.6 27.5 41.8

Haz triple 0.05 Un 7.3 12.3 18.1 27.5

Haz cuádruple 0.042 Un 6.1 10.3 15.2 23.1

Un es la tensión máxima de operación (tensión entre fases)

En cálculos económicos estos diámetros fijan los mínimos no debiendo usarse valores inferiores.

Puede adoptarse un valor medio de perdidas corona en líneas de una misma clase que atraviesan regiones con condiciones meteorológicas similares, cuando no se cuenta con datos se pueden adoptar los valores de líneas que en el mundo son buen ejemplo y que están comprendidos entre 2 y 8 kW/km al variar la tensión entre 220, 230 kV y 500, 550 kV.

Estos datos tienen razonable precisión en cálculos económicos preliminares, siendo usados frecuentemente.

Un buen indicador del limite de perdidas es el gradiente superficial que debe limitarse a 17 kV/cm no siendo conveniente superarlo.

Estudios realizados por Petersen han fijado una metodología de calculo del efecto corona que aun se considera valida, mas recientemente se han propuesto otros métodos que se encuentran dispersos en la bibliografía.

PERDIDAS CORONA CON BUEN TIEMPO

La expresión siguiente es valida para un conductor por fase:

PTB = 0.00002094 f U^2 Fi / (log(Dm / r))^2

PTB perdidas con buen tiempo en kW/km; f frecuencia en Hertz; U tensión eficaz de fase en kV; r radio del conductor cm; Dm distancia media geométrica entre fases cm; Fi factor que depende de E/Ecrv

Ecrv = 18.1 m delta (1 + 0.54187 / RAIZ(req delta))

Ecrv gradiente critico visual del conductor ; E gradiente superficial del conductor kV/cm

Tabla 13 - Valores del coeficiente Fi

E/Ecrv 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.7 1.8

Fi 0.011 0.017 0.035 0.085 0.27 2.0 3.5 5.0

(usar interpolación logarítmica para mas exactitud)

delta = 0.386 (760 - 0.086 h) / (273 + t)

delta densidad del aire; h altura sobre el nivel del mar m; t temperatura media anual grados C.; m factor que tiene en cuenta el estado de la superficie.

Tabla 14 - Valores del coeficiente m de estado de la superficie

Estado de la superficie del conductor factor m

conductores cilíndricos secos 1

cables nuevos, secos, limpios, sin rebabas 0.92

cables de aluminio nuevos, limpios, secos 0.53 a 0.73

cables mojados nuevos o usados 0.16 a 0.25

cables de cobre en atmósfera limpia 0.82

cables de cobre en atmósfera agresiva 0.72

Para utilizar la formula de Petersen en líneas de conductores múltiples se debe corregir la tensión de ejercicio con la expresión siguiente:

Um = U Cmi (1 + 0.5 delta) / (n Ci)

U tensión de fase kV; Cmi capacitancia aparente de cada fase de la línea de conductores múltiples F/km; Ci Capacitancia aparente de cada fase de la línea pero con uno solo de los subconductores F/km; delta coeficiente de irregularidad (0.04 a 0.065)

PERDIDAS DE POTENCIA BAJO LLUVIA

Entre los métodos mas utilizados se encuentra uno desarrollado por E. de F. (Electricite de France) con el cual las perdidas se determinan con la expresión:

P = k Pn (en W/m)

k = (f/50) (n r beta)^2 log(R/Rc) log(P/Pc) / log(R/rho)

f frecuencia; r radio de subconductores en cm; Rc radio equivalente del conductor múltiple en cm

rho = 18 RAIZ(r) para conductor simple

rho = 18 RAIZ(n r + 4) para conductores n múltiples

R = Rc antilog(0.02412 / (Cs 10^6))

Cs capacitancia de servicio

beta = 1 + 0.3 / RAIZ(r)

Pn perdidas en W/m que se obtienen de las tablas siguientes en función del coeficiente m de estado de la superficie, y del gradiente de potencial relativo E/Ec

E gradiente superficial medio de los conductores, en el caso de conductores múltiples del conductor ficticio de radio Rc, en kV/cm;

Ec gradiente critico visual del conductor determinado con la formula de Peek corregida para considerar el efecto de variación de densidad del aire

Tabla 15 - Valores del factor m

Intensidad de la lluvia 0.1 1.0 10 100 mm/h

peores valores observados 0.45 .. 0.45

Conductores nuevos 0.58 0.54 0.50 0.46

Conductores envejecidos 0.76 0.67 0.58 0.49

Tabla 16 - Perdidas en W/m

Factor m 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Gradiente relativo

0.4 0.5 0.2 .07

0.6 2.2 1.5 0.8 0.4 0.1

0.8 6.0 4.9 4.0 2.5 1.3 0.5

PERDIDAS POR EFECTO JOULE

Cuando se proyecta una línea se debe considerar que es una obra de gran duración, 15 a 50 años o mas, por lo que debe considerarse que transportara energía durante mas (mucho mas) de 10 años.

Se debe entonces elaborar un estudio de evolución de la carga que la línea transportara, si se trata de una línea de transmisión o de distribución se debe determinar como evolucionara la demanda, siendo correcto pensar que esta crece con cierta continuidad.

El crecimiento de la demanda hace que anualmente se transporte mas energía, y esta crece hasta que se satura la capacidad de transmisión de la línea.

Los estudios consideran que la línea inicia transportando cierta potencia inicial P0, y se alcanza una cierta potencia final Ps, por lo que existe un valor medio de potencia Pm que permite determinar la energía total transmitida a lo largo de los años que se estudian.

E = Pm n = P0 + P1 + ... + Pi + ... + Ps + Ps

Todo es como si la línea operase a cierta potencia constante Pm durante n años, la potencia Pi alcanzada después de i años resulta:

Pi = P0 (1 + t)^i

t tasa de crecimiento de la demanda, se puede determinar el numero de años en los que se alcanza la saturación con la siguiente expresión:

i = log(Ps / P0) / log(1 + t)

Siendo Pm la potencia media transmitida en n años, la potencia de perdidas será:

perdidas = 3 R Im^2 = 1.73 (Pm / (cosfi U))^2 R

CABLES AISLADOS PARA MEDIA TENSIÓN

INSTALACIÓN DE CABLES ENTERRADOS. DISTANCIAS DE SEGURIDAD

En zonas urbanas ó de alta densidad de población no es aconsejable el tendido de líneas aéreas de media tensión, por razones de seguridad para los habitantes. Si a esto unimos el impacto medioambiental y estético

que suponen los apoyos y las líneas, resulta aconsejable y preceptiva la instalación de líneas subterráneas en dichas zonas.

En estas condiciones, los centros de transformación están situados en diversos puntos de los núcleos de población y son alimentados por líneas subterráneas de media tensión. En menor escala, también empiezan

a instalarse dichas líneas en zonas rurales e industriales.

Los conductores empleados para este fin han de estar, evidentemente, aislados, e instalarse enterrados (directamente ó dentro de tubos protectores) dispuestos en galerías construidas bajo el nivel del suelo.

El problema inicial radica en la adecuada protección de estos conductores, tanto respecto a su aislamiento eléctrico como a las agresiones mecánicas ó químicas que pueden proceder del subsuelo.

El incremento de los tendidos subterráneos de media y alta tensión se debe al desarrollo y nuevos diseños de cables de alta calidad con materiales aislantes que garantizan unos suministros fiables y duraderos.

No es necesario señalar que las líneas subterráneas son más costosas que las aéreas. La ejecución de zanjas y galerías adecuadas resulta más cara que instalación de apoyos y, sobre todo, los cables son mucho más complicados (y caros) que los simples conductores desnudos empleados en las líneas aéreas.

Elección de los conductores de una línea subterránea de media tensión.

Para la elección del tipo de conductores en estas líneas hay que tener presentes las especificaciones de las Normas Particulares de las empresas distribuidoras. En ellas se hace un listado de los tipos preferentes

de cables a instalar, tanto para líneas aéreas como subterráneas, ya sea en media tensión ó en baja tensión. De este modo se normalizan y simplifican los criterios de elección.

-Prescripciones:

.Los conductores serán de aluminio.

.Las tensiones nominales tendrán los valores de 12/20625/45 kV.

.Las secciones nominales de los cables tripolares tendrán los valores de: 150-240 -400

mm

.Los cables de sección nominal superior a 400 mmserán unipolares.

Una vez decidido el trazado de la línea, se ha de escoger:

.El material del aislamiento de los cables.

.La sección nominal de sus conductores.

Cable para instalaciones subterráneas

Elección de la sección de los cables.

Para obtener la sección de los cables el dato fundamental de partida es la intensidad previsible de la corriente que va a circular por ellos.

Obtenemos dicha intensidad a partir de:

-La potencia previsible a transmitir.

-La tensión nominal de la línea.

-El factor de potencia estimado. Salvo casos muy específicos se toma el valor de 0,90.

Conocido el valor de la intensidad previsible se escoge como valor inicial de la sección:

-El que nos proporciona una intensidad máxima admisible (debidamente corregida, si fuera necesario) de valor igual ó el inmediatamente

superior al de la previsible.

-El que, cumpliendo la condición anterior, proporciona una caída de tensión entre la subestación de suministro y el centro de transformación que alimenta, no superior al 5% de la tensión nominal.

Salvo en casos muy concretos, las caídas de tensión en líneas de M. T. son pequeñas, por lo que el criterio de elección se basa prácticamente en el valor de la intensidad previsible.

Si una red en anillo está constituida por una línea subterránea, la sección de sus conductores se mantendrá constante en todo su recorrido.

Al igual que en las líneas aéreas, puede quedar justificada la elección de una sección superior a la necesaria con vistas a disminuir las pérdidas

energéticas. La justificación es doble si, de resultas del cálculo, obtenemos una sección que no está entre las normalizadas por la empresa distribuidora.

Para el cálculo de dichas pérdidas podemos utilizar los baremos de resistencia/longitud proporcionados por los fabricantes de cables.

Distancias de seguridad.

MONTAJE Y MANTENIMIENTO.

Los conductores que forman hoy en día los cables eléctricos, son el resultado de los grandes estudios que los fabricantes encargan a sus departamentos de I+D, para que puedan trabajar estos cables en las más duras condiciones que en cada momento le sean demandados.

La elevada tecnología que presentan estos cables, obliga a que el manejo y la instalaci6n de estos, se tenga que realizar de una forma adecuada para que no puedan ser dañadas sus características técnicas. Si estos cables son tratados de forma inadecuada pueden ocasionarles daños, que, si no son detectados de forma inmediata y son instalados, pudieran disminuir su vida útil de forma considerable.

Los mayores peligros que pueden sufrir los cables se suceden en el transporte y en el tendido de los mismos:

En el transporte de distinguen, principalmente, tres periodos

a) El transporte desde la fábrica hasta el almacén.

b)En el almacén, propiamente dicho.

c).En el traslado al lugar del tendido.

Los cables se suministran, principalmente, en bobinas de madera cuyos diámetros totales de ala van, desde los 250 cm en los casos más grandes hasta los 60 cm en el caso de los más pequeños, todo ello dependiendo de la longitud, el peso y el diámetro exterior de los cables

El transporte de las diferentes formas de embalar a las diferentes formas constructivas de los cables, como pueden ser: cajas, rollos o bobinas y muy especialmente estas últimas, se realizarán de tal forma, que, deban ir siempre de pies y nunca apoyadas por una de sus caras, por lo que los medios de transporte que utilicemos (tren, camiones, etc.) deberán disponer de los elementos adecuados de anclaje para que éstas no rueden.

Para proceder a la carga ya la descarga de las bobinas en el medio de transporte seleccionado, deberán ser suspendidas de una barra adecuada al peso de la misma para poder situarlas en el sitio adecuado o bien si utilizásemos rampas o muelles, éstas estarán construidas de tal forma que puedan deslizarse las bobinas. La pendiente máxima recomendada, en el caso de tratarse de rampas no será superior al 25 %.

Nunca deberán arrojarse ni las bobinas ni los rollos desde los vehículos al suelo, aunque tanto sus dimensiones como su peso sean pequeños, pues el golpe o impacto podrían dañar a los cables.

En el almacenamiento, nunca deberán almacenarse los rollos o las cajas a la intemperie, y siempre que sea posible, también las bobinas, pues la presencia del Sol y de la humedad pueden llegar a deteriorarlos. En el caso de las bobinas, la madera podrá sufrir daños graves, que supongan problemas importantes tanto para el transporte como para el posterior tendido de los mismos.

Cuando los cables alojados en las bobinas tengan que permanecer a la intemperie, deberán ser instalados capuchones que le cubran por completo, esto es, a todos los conductores ya la cubierta exterior del propio cable.

Durante el traslado de los cables desde el almacén hasta el punto de tendido, tendremos que tomar las mismas precauciones que cuando los trasladamos desde la fábrica hasta el almacén

Por lo que respecta a la carga, transporte y descarga; las bobinas deberán rodarse en el mismo sentido que el fabricante enrolló a los cables.

Si es necesario revirar la bobina, se realizará por medio de

una barra o bastón haciendo palanca para facilitar el giro.

Los preparativos que tendremos que realizar para el tendido de los cables será una de las labores más importantes a llevar a cabo, para que éstos no sufran ningún deterioro. Lo primero que haremos será colocar la bobina sobre un apoyo cuyo eje deberá estar situado a una altura tal, que no impida girar libremente a la bobina para un correcto tendido de los cables,

deberemos instalar un freno, aunque sea de una forma muy sencilla o elemental, que nos permita frenar la bobina en el caso de que se nos produzcan cocas o curvaturas peligrosas en el cable, así como la inercia propia del giro de la bobina cuando se está tendiendo el cable que pueda poner en peligro o cause un accidente al personal que allí trabaja.

El emplazamiento de la bobina será de tal forma que, el cable

no tenga que forzarse para tomar la alineación del tendido.

El tendido de cables cuya cubierta sea termoplástica deberá hacerse a temperaturas superiores a los O °C para que no se agrieten. Es importante, igualmente, que el fabricante indique cuál es el radio mínimo de curvatura con los que deben tenderse los cables para que estos no sufran ni cambien las características técnicas para lo que han sido fabricados.

Para el tendido del cable, lo primero que haremos es soltar de la bobina el inicio del cable, instalándole un cabezal que nos sirva para poder tirar de él.

El cable puede tenderse de una de estas formas:

.Tendido a mano.

.Tendido desde un vehículo en marcha.

.Tendido con rodillos accionados por motor.

.Tendido por medio de torno o cabestrante.

En todos los casos, el tendido se realizará utilizando rodillos preparados al efecto, que sirvan para disminuir el rozamiento sobre el suelo en el caso de ser enterrados directamente.

Empalme eléctricoUn empalme o enlace de cableado eléctrico es la unión de 2 o más cables de una instalación eléctrica o dentro de un aparato o equipo electrónico. Aunque por rapidez y seguridad hoy en día es más normal unir cables mediante fichas de empalme y similares, los electricistas realizan empalmes habitualmente.

La realización de empalmes es un tema importante en la formación de los electricistas (y electrónicos) ya que un empalme inadecuado o mal realizado puede hacer mal contacto y hacer fallar la instalación. Si la corriente es alta y el empalme está flojo se calentará. El chisporroteo o el calor producido por un mal empalme es una causa común a muchos incendios en edificios. Antes de trabajar en la instalación eléctrica de un edificio o de un equipo eléctrico/electrónico se debe tener la formación técnica necesaria.

Las normativas de muchos países prohíben por seguridad el uso de empalmes en algunas situaciones. Es común la prohibición de realizar empalmes donde se puedan acumular gases inflamables.

Debe consultarse la normativa de cada país en caso de duda.

En España, por ejemplo, el reglamento electrotécnico de baja tensión prohíbe el uso de empalmes, tanto en el recorrido de los cables como en las cajas de empalme donde deben

usarse regletas de conexión (y similares) adecuadas a la normativa UNE. Los empalmes sólo deben usarse de manera provisional o en emergencias.

Cuando hay que unir cables coaxiales (datos, vídeo, antena, etc) es preferible emplear conectores en lugar de empalmes pues un empalme inapropiado puede modificar la impedancia del cable y alterar la señal.

Una vez realizados los empalmes eléctricos se pueden soldar para conseguir un mejor contacto. Si existe el riesgo de cortocircuito con otros empalmes o cables se deben aislar mediante algún tipo de cinta aislante. Asimismo, para protegerlo del agua, la lluvia o los ambientes húmedos puede usarse cinta vulcanizada.

Tipos de empalme[editar]

Empalme Alambre: Derivación

Empalme Cable: Cola de ratón

Existen diversos tipos de empalmes eléctricos para cada necesidad.

Trenzado: (o de cola de ratón) es el más sencillo se emplea en las cajas de empalme,

en el montaje de circuitos eléctricos, etc cuando los cables no están sujetos a

movimientos ni tirones.

Doble torsión: (o de prolongación o Unión Western) usado para prolongar un cable o

reparar cables cortados. Especialmente en instalaciones aéreas como líneas de

teléfono o tendidos eléctricos.

De derivación: (o de unión) sirve para derivar uno o 2 cables de una línea principal.

Puede ser simple o doble. La variante anudada se emplea cuando se necesita más

seguridad.

Preparación:

1. Se pela el aislante en la zona del cable principal dónde debamos hacer la

derivación.

2. Se pela un trozo generoso de la punta del otro cable.

3. El segundo cable se enrolla fuertemente sobre el primero.

Enlaces externos[editar]

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Conceptos relativos a las instalaciones eléctricas

Terminología electrónica

CONDUCTORES ELECTRICOS Y EMPALMES

Resumen: Esta guía presenta una breve descripción de los diferentes tipos de conductores utilizados en instalaciones eléctricas, también un anexo donde se detallanlostipos de empalmes utilizados para unir los cables y alambres.

PALABRAS CLAVES: Conductores, cables, alambres, aislamiento,cobre, aluminio.

 

INTRODUCCIÓN

Los conductores eléctricos son los cables y alambres que se utilizan para transportar la energía eléctrica en las instalaciones residenciales, comercialese industriales. Los materiales con que están fabricados son materiales conductores que tienen baja resistenciacomo cobre y aluminio. Estos materiales sonmás utilizados por sus propiedades conductivas y por su bajo costo en relación con otros materiales de mejor conducción pero más caros como la plata y el oro.

El diámetro del conductores una variable importante en el diseño de una instalación eléctrica ya que el conductor impondrá la capacidad de transporte de energía. La capacidad de transporte de energía está relacionada con la corriente, por lo cual, a mayor diámetro mayorcapacidad de conducción de corriente y menos pérdidas por calentamiento. Los diámetros de los conductores eléctricos vienen dados por una nomenclatura denominada AWG (American Wire Gauge). Esta tiene por convención utilizar números pares para denominar los diámetros de los conductores. Se utilizan números grandes para diámetro pequeños y númerospequeños para diámetros grandes. Por ejemplo un conductor 18 AWG es más delgado que un conductor numero 12 AWG; por consiguiente el conductor 12 AWG puede transportar más energía (corriente) queel conductor Numero 18 AWG.

Adicionalmente dependiendo de la aplicación se pueden utilizar conductores en alambre o conductores en cable. La diferencia entrecable y alambre es la siguiente: se identifica un alambre cuando el conductor es sólido. La expresión cable se refiere a Conductor multi-hilos.

CONDUCTORES ELECTRICOS.

Existen diferentes clasificaciones de los conductores de acuerdo a su uso así:

Conductores para Edificios:

Alambres o cables de cobre (opcional de aluminio), aislados con PVC retardante a la llama y con cubierta exterior protectora de nylon (Poliamida). Son diseñados para un voltaje de operación de 600 V y para temperaturas de operación de 90°C. Los alambres y cables para

edificios son usados en alambrado de instalaciones comerciales, industriales y residenciales; en general, para alambrado eléctrico en edificaciones, circuitos alimentadores y ramales, y redes interiores secundarias industriales, instalación en ductos, tuberías y tableros.

Cables Flexibles:

Básicamente un cable flexibleestá compuesto por uno o varios conductores de cobre y materiales que componen el aislamiento o la chaqueta, que generalmente son plásticos. Cada conductor está formado por varios filamentosde cobre, cuya cantidad y diámetro determina el calibre, la clase de cableado y, por tanto, su flexibilidad. El material más ampliamente usado es elPolicloruro de Vinilo PVC (60, 75, 90, 105°C), que posee muy buenas propiedades de flexibilidad, retardancia a la llama y resistencia a la abrasión; también se usan otros materiales como Polietileno Reticulado (XLPE), Caucho de Silicona, Caucho Etileno Propileno (EPR) y CauchoTermoplástico. (TPR). La chaqueta generalmente de PVC, proporciona resistencia a la abrasión y a posibles daños ocasionados durante la instalación o manipulación en operación; por otra parte, el tipo de material y espesor de la chaqueta, y la cantidad y tipo de cables reunidos bajo una chaquetacomún,tienenincidencia en la flexibilidad del cable completo.De acuerdocon suaplicación, los CablesFlexibles pueden ser clasificados en cuatro grandes grupos:

 

Cordones Portátiles: en este se incluyen los cables Duplex, usados como cordón de servicio liviano para conexión de aparatos y los cables encauchetados usados como cordón de servicio extrapesado en equipos y herramientas portátiles.

Cables para aplicaciones especiales: usados para alambrado interno de equipos,. En circuitos de control y tableros de mando en ductos, carcamoso canalizaciones; y los cables para aplicaciones en altas temperaturas.

Cables para Vehículos: Incluyen los cables para cableado en baja tensiónen automotores y cables para bateríapara la conexión del sistema de arranque del motor, aislados en PVC resistente a la abrasión, gasolina y aceites.

Conductores para aplicaciones específicas: Incluye los cables Siliconados con propiedades especiales para aplicacionesa altas temperaturas y cables soldador., aislados con TPR especial para servicio Extrapesado, para equipos de soldadura eléctrica.

Cables para Media Tensión:

Usados en distribución de energía eléctrica en media tensión(15 kV), en instalaciones al aire, ductos subterráneos, canaletas, enterrado directamente o enbandejas portacables.

Alambres Telefónicos:

Los alambres para acometidas telefónicas son fabricados con conductoresde cobre duro (o acero recubierto de cobre) para instalaciones exteriores, y de cobre suave (o cobre estañado) para instalaciones interiores; y aislados en Policloruro de Vinilo (PVC) o Polietileno (PE), según su aplicación.

Cables de aluminio:

Pueden ser desnudos o aislados.

Los cables de aluminio desnudos son conocidos como ACSR, que son alambres de aluminio cableados concentricamente, alrededor de un núcleo de acero. Los cables eléctricos ACSR se usan en líneas aéreas de transmisión y distribución de energía eléctrica. Presentan muy buena carga de rotura, característica especialmente útil para diseño de líneas aéreas.

Los cables de aluminio aislado son también cables para edificaciones y tiene las mismas aplicaciones que estos.

 

EMPALMES (para conductores de cobre instalados en edificios)

Puede encontrarse dos tipos de empalmes: Prolongaciones y Derivaciones.

Empalmes entre alambres. Unión Western: Se utiliza para unir dos conductores cuando se requiera hacer una

prolongación de uno de ellos. Cola de rata: Se utiliza para hacer derivaciones o prolongaciones. Pueden utilizarse doso más

conductores. Unión toma sencilla: se utiliza para derivar una línea de otra principal. Se utiliza en

instalaciones a la vista. Unión toma doble: se utiliza para derivar dos conductoresde un conductor principalen un

mismo punto. Unión toma anudada: Se utiliza para derivar una línea de una principal; esta derivaciónes

mucho más segura. También es llamada toma de seguridad. Se practica en instalaciones a la vista.

Empalmes entre cables:

Para prolongaciones entre cables gruesos, se realiza el empalme entrelazando los hilos de los conductores. Cuando esta prolongación se hace con cable duplex se efectúa dos uniones western.Para empalmes entre cables delgados la unión de estos se debe hacer en forma escalonada para evitar corto circuitos. Para derivar en cable duplex se realizan dos uniones toma sencilla separados uno del otro.

 

Empalmes entre cables y alambres:

Para realizar empalmes entre conductores gruesos, un cable y un alambre, se utiliza un conductor más delgado enrollado de forma que una los dos conductores. Para empalmar cables y alambres delgados se utiliza el empalme de unión sujetadora.

 

Las diferentes técnicas de empalme se presentan a continuación en las páginas anexas.

 

MATERIALES

Dos alicates (o una pinza y un alicate). 1/2 metro de cable N 10 AWG 1 metro de alambreN 10 AWG. 1 metro de alambre N 12 AWG- Cinta aislante