FUNDAMENTOS DE

CONDUCTORES ELÉCTRICOS

PARA BAJA TENSIÓN

Ing. J. Diego Frías Herrera

INTRODUCCIÓN

Se puede definir como conductor eléctrico aquel material o substancia capaz de permitir el paso continuo de una corriente eléctrica cuando es sometido a una diferencia de potencial entre dos puntos.

Para establecer el camino o paso de una corriente eléctrica entre dos puntos con diferente potencial eléctrico se emplea el conductor. Cuando se presenta este paso de corriente eléctrica se dice que se ha establecido un circuito; el que posee cuatro propiedades eléctricas fundamentales:

RESISTENCIA ELÉCTRICA, INDUCTANCIA, CAPACITANCIA y RESISTENCIA DE AISLAMIENTO.

1. PROPIEDADES ELÉCTRICAS

FUNDAMENTALES

La resistencia eléctrica se puede definir en dos formas:

a) La dificultad ofrecida por un conductor al paso de la corriente

eléctrica; esta depende de tres factores, la longitud, sección del

conductor y coeficiente de resistividad.

a) Pérdida de energía debido al choque subatómico de electrones,

generalmente por calor. También puede definirse como la tendencia

de un material hacia impedir el flujo de corriente a través de él. La

unidad en la que se mide la resistencia es el Ohm (Ω)

1.1 RESISTENCIA ELÉCTRICA

La resistencia eléctrica depende de la temperatura a la cual es expuesta el alambre. Esta relación entre resistencia y temperatura se expresa en el coeficiente térmico de resistencia α. Para calcular la resistencia de una bobina o alambre a una temperatura T se puede usar la siguiente fórmula:

en donde: α es el coeficiente térmico de resistencia RT es la resistencia de la bobina a la temperatura T R20 es la resistencia de la bobina o del alambre a 20°C

1.2 RESISTIVIDAD

A la propiedad de un material que indica qué tanto impide el flujo

de la corriente se le llama resistividad (ρ) la cuál se mide en Ω - m

y depende de la temperatura. Un buen conductor es aquel que

tiene una resistividad muy baja.

La resistividad [ρ] (rho) se define como:

ρ = R *A / L

donde:

- ρ es la resistividad medida en Ω-m

- R es el valor de la resistencia eléctrica en Ω

- L es la longitud del material medida en metros

- A es el área transversal medida en m2

Valores de resistividad de algunos materiales a 20ºC.

1.3 CONDUCTIVIDAD (σ) [sigma]

Conductividad eléctrica o conductividad específica es la

habilidad de un material de conducir una corriente

eléctrica. Es el inverso de la resistividad eléctrica. Alambres de

cobre recristalizados tienen una conductividad mínima de 58

S*m/mm², la cual es equivalente al 100% IACS (International

Annealed Copper Standard). Valores típicos generalmente

alcanzan 58.5 - 59 S*m/mm²

Es la capacidad que tiene un conductor de inducir un voltaje en sí

mismo cuando cambia la corriente.

La inductancia mutua depende de la configuración geométrica de

los conductores. Toda circulación de corriente produce un campo

magnético. Un campo magnético constante no puede inducir corrientes,

pero uno variable sí. El campo magnético que se forma alrededor de

conductor se colapsa y se vuelve a formar y a colapsar cada vez que la

corriente cambia de dirección. Esto produce un fenómeno denominado

auto inductancia que reduce la conductividad efectiva del cable.

1.4 INDUCTANCIA

El término capacitancia describe la habilidad de dos conductores,

separados por un aislante, para almacenar una carga.

El voltaje aplicado entre dos conductores crea un campo eléctrico

entre los mismos que almacena energía, lo cual resulta en una

oposición a los cambios de dicho voltaje.

Dos cables paralelos separados por un dieléctrico forman un

condensador y cuanto mayor sea la capacitancia más tiempo tardará

la señal en atravesar el cable.

1.5 CAPACITANCIA

Se define como el valor de la resistencia en megohms que ofrece un

aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa, durante un

tiempo dado y medido a partir de la aplicación del mismo. Se usa como

referencia de tiempo de 1 a 10 minutos . A la corriente que fluye como

resultado de la aplicación del voltaje de corriente directa a un

aislamiento se le conoce como corriente de aislamiento, y tiene dos

componentes principales:

a) La corriente que circula dentro del volumen del propio

aislamiento.

b) La corriente superficial al aislamiento, conocida también como

corriente de fuga.

1.6 RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

2. MATERIAS PRIMAS Y PROCESO DE

FABRICACIÓN DE CONDUCTORES

ELÉCTRICOS

Elemento químico monovalente, su símbolo químico es Cu. Es un metal sumamente dúctil y maleable de un color rojizo pardo brillante, y uno de los mejores conductores del calor y la electricidad. Existe abundantemente en la naturaleza, tanto en estado nativo, como en la forma de diversos minerales constituido por óxidos y sulfuros.

Las principales aleaciones que se forman con el cobre son bronce, latón y otras.

2.1 EL COBRE

Número atómico Capa electrónica del cobre

Número atómico = 29

Número de protones = número atómico = 29

Número de electrones = número atómico = 29

Número de neutrones = Peso atómico – número atómico

= 63 – 29

= 34

2.2 METALURGIA DEL COBRE

Para la explotación del cobre se siguen dos procedimientos de acuerdo

a su composición mineral. El mineral de cobre se funde dos veces, la

primera tiene por objeto obtener la mata de cobre, o sea, una mezcla de

sulfuros de cobre y hierro, esta operación se realiza en hornos de

reverbero, la segunda tiene por objeto afinar la mata separando el

cobre del azufre y el hierro; esto se consigue fundiéndola en un horno

convertidor en presencia de una corriente de aire constante. El azufre

se escapa en forma de S02 y el hierro se convierte en óxido que se

elimina en la escoria. El producto se conoce como cobre negro (Blister).

Finalmente, el cobre negro (Blister), se somete a la refinación

electrolítica que se efectúa haciendo pasar una corriente eléctrica por

una solución de vitriolo azul (Sulfato de Cobre CUS04), el ánodo lo

constituye el cobre que se desea refinar y para el cátodo se utiliza

cobre puro. El cobre electrolítico suele poseer una pureza que

fluctúa entre 99.92 y 99.96 por ciento.

2.3 EFECTOS FÍSICOS EN EL COBRE

Cuando el cobre se expone al aire, su color característico, rojizo

salmón, torna violáceo debido a la formación de un óxido, llamado

óxido cuproso, que seguidamente torna oscuro, formándose así el

óxido cúprico.

Cuando el cobre se ve expuesto por un largo tiempo al aire y a la

humedad, se observa la formación de una capa impermeable de

carbonato cúprico, el cual confiere el característico color verde, que

vemos en innumerables fachadas o monumentos, el cual es venenoso.

También existe la posibilidad de que se forme otro compuesto

venenoso, conocido como pátinas de cardenillo, que se trata de una

mezcla de diferentes acetatos que poseen un color verde o a veces

azul, que se ve formado cuando los óxidos de cobre reaccionan con el

ácido acético ( vinagre).

•

Pátinas de cardenillo en el cobre

3. CONDUCTORES ELÉCTRICOS

3.1. ¿QUE ES UN CONDUCTOR ELECTRICO?

Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o

transmitir la electricidad.

Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor

propiamente tal, usualmente de cobre.

Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado

por varias hebras o alambres retorcidos entre sí.

Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores

eléctricos son el cobre y el aluminio.

Aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica excelente,

el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de

conductores por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas.

El uso de uno y otro material como conductor, dependerá de sus

características eléctricas (capacidad para transportar la electricidad),

mecánicas (resistencia al desgaste, maleabilidad), del uso específico

que se le quiera dar y del costo.

Estas características llevan a preferir al cobre en la elaboración de

conductores eléctricos.

El tipo de cobre que se utiliza en la fabricación de conductores

es el cobre electrolítico de alta pureza, 99,99%.

Dependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se

presenta en los siguientes grados de dureza o temple: duro,

semi duro y blando o recocido.

3.1.1 COBRE DE TEMPLE DURO

Características:

Conductividad del 97% respecto a la del cobre puro.

Resistividad de 0,018 ( x mm2 / m) a 20 ºC de temperatura.

Capacidad de ruptura a la carga, oscila entre 37 a 45 kg/mm2.

Por esta razón se utiliza en la fabricación de conductores desnudos,

para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se exige

una buena resistencia mecánica.

Aplicación: Se utiliza en la fabricación de conductores desnudos,

para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se

exige una buena resistencia mecánica.

3.1.2 COBRE RECOCIDO O DE TEMPLE BLANDO

Características:

Conductividad del 100%

Resistividad de 0,01724 = 1/58 ( x mm2 / m) respecto del cobre puro.

Carga de ruptura media de 25 kg/mm2.

Como es dúctil y flexible se utiliza en la fabricación de conductores

aislados.

El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por un calibre,

que puede ser milimétrico y expresarse en mm2 o americano y

expresarse en AWG o MCM con una equivalencia en mm2.

3.2 PARTES QUE COMPONEN LOS

CONDUCTORES ELÉCTRICOS

3.2.1 EL ALMA O ELEMENTO CONDUCTOR. Se fabrica en cobre y su

objetivo es servir de camino a la energía eléctrica desde las

centrales generadoras a los centros de distribución (subestaciones,

redes y empalmes), para alimentar a los diferentes centros de

consumo (industriales, grupos habitacionales, etc.).

De la forma cómo esté constituida esta alma depende la

clasificación de los conductores eléctricos. Así tenemos:

Según su constitución:

Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por

un solo elemento o hilo conductor.

Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por

una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le

otorga una gran flexibilidad.

Según el número de conductores:

Mono conductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora,

con aislación y con o sin cubierta protectora.

Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras

aisladas entre sí, envueltas cada una por su respectiva capa de

aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes.

3.2.2 EL AISLAMIENTO: El objetivo de la aislación en un conductor

es evitar que la energía eléctrica que circula por él, entre en

contacto con las personas o con objetos, ya sean éstos ductos,

artefactos u otros elementos que forman parte de una

instalación.

Entre los materiales usados para la aislación de conductores

podemos mencionar el PVC o cloruro de polivinilo, el polietileno o

PE, el caucho, la goma, el neopreno y el nylon. Los diferentes tipos

de aislación de los conductores están dados por su

comportamiento técnico y mecánico, considerando el medio

ambiente y las condiciones de canalización a que se verán

sometidos los conductores que ellos protegen, resistencia a los

agentes químicos, a los rayos solares, a la humedad, a altas

temperaturas, llamas, etc.

3.2.2.1 MATERIALES AISLANTES PARA

CABLES ELÉCTRICOS

HISTORIA Y DESCRIPCIÓN DE

AISLAMIENTOS

Antes de la Segunda Guerra Mundial, uno de los materiales que se

conocía y empleaba era el hule natural. Era empleado en cables, como

aislamiento y como cubierta exterior. En lo que a los plásticos se refiere,

éstos estaban en esta época en su primera infancia. Para 1930

aparece el policloruro de vinilo (PVC), primer termoplástico que se

empleó para aislantes de baja tensión. Su uso original se limitó al

principio a una temperatura de servicio de 60°C, para lugares secos y

para tensiones de 600 Volts, posteriormente se prepararon compuestos

de PVC para 90 y 105°C.

Durante la Segunda Guerra Mundial, debido a la poca disponibilidad de

hule natural, surgió la necesidad de desarrollar nuevos materiales

sintéticos, que por lo menos sirvieran como aislamientos de baja

tensión. Así por ejemplo, en Alemania, se desarrolló el hule estireno-

butadieno, que se conoce como hule GRS o SBR. En poco tiempo la

industria de aislamientos para conductores eléctricos logró desarrollar

una gran cantidad de varios y mejores aislamientos que hoy se

manejan en la industria de cables.

Hule SBR

En este sentido conviene aclarar que un elastómero es un material

que es capaz de recuperarse rápida y fácilmente de fuertes

deformaciones mecánicas, después de que se ha sometido a un

proceso de vulcanización.

Un material termoplástico es un material que se puede suavizar por

calentamiento o endurecerse por enfriamiento. Los materiales

elastoméricos no cambian de forma con la aplicación de calor después

de vulcanizados, en cambio un termoplástico sí cambia de forma al

calentarse. Los plásticos termofijos son compuestos que tienen la

estructura química de la familia de los plásticos, pero su estructura y su

composición permite en ellos una vulcanización que les confiere

cualidades de termo estabilidad semejante a los de los hules.

Elastómero termoplástico (TPE)

A partir de 1945 se fueron desarrollando excelentes materiales

elastoméricos y plásticos que han permitido un excelente progreso en la

industria de cables, entre estos materiales tenemos el hule butilo, el

polietileno convencional, él polietileno de cadena cruzada o

polietileno vulcanizado, el etileno propileno, el polietileno cloro

sulfurado, el hule silicón, etc.

Uno de los materiales que se usó y aún se emplea en la fabricación de

conductores eléctricos es el papel aislante de grado eléctrico

impregnado en aceite.

HULE NATURAL Este material tuvo una época en que no tenía competencia para la

fabricación de aislamientos y cubiertas de cables eléctricos; sin

embargo, actualmente se emplea una cantidad muy pequeña para este

propósito Necesita formularse especialmente para lograr compuestos

resistentes a la humedad, al calor, a los aceites y de resistencia

mecánica alta.

HULE SBR O GRS

Fue el primer material que reemplazó al hule natural, se le conoce

como hule estireno-butadieno, hule BUNA-S, hule SBR o GRS.

Aunque su resistencia mecánica es inferior al hule natural, puede

formularse para lograr un compuesto de buenas cualidades eléctricas

para cables de baja tensión, es más resistente al calor y humedad que

el hule natural. Aún se emplea como aislamiento para tensiones hasta

de 2000 volts. Su uso se limita a aplicaciones de baja tensión porque

hay otros aislamientos plásticos y elastoméricos que le llevan toda la

ventaja para tensiones altas. Se emplea para temperaturas de servicio

hasta de 90°C.

Hule SBR o GRS (estireno – butadieno)

HULE BUTILO

Este material es un polímero del isobutileno - isopreno. Aunque este

material fue desarrollado en 1940, tomó algunos años vencer algunos

problemas técnicos de proceso para poder emplearlo como aislamiento

de conductores eléctricos. Sin embargo, en 1947 se empezó a lograr

una enorme producción de cables con este aislamiento para tensiones

hasta de 35,000 Volts. Este aislamiento puede trabajar a temperaturas

de operación continua hasta de 90°C. Es inherentemente resistente al

ozono y a la humedad. Muy resistente al calor, de buena resistividad

rigidez dieléctrica, de buenas propiedades mecánicas y excelente

resistencia a la deformación térmica.

Conductor eléctrico con aislamiento exterior de

hule butilo

NEOPRENO

El neopreno químicamente es un polímero del cloropreno, no tiene

gran aplicación como aislante eléctrico porque su contenido de

cloro hace que sus cualidades aislantes no sean muy elevadas. Su

principal o mayor uso es, como se indicó antes, en la fabricación de

cubiertas exteriores de cables aislados. Pueden prepararse compuestos

de él con muy buena resistencia mecánica a la tensión y al rasgado.

Por su estructura química es resistente al aceite, a los materiales

químicos, al calor, la humedad y la flama. Es altamente resistente al

ozono y al ataque de la intemperie.

Conductor eléctrico con aislamiento exterior de

neopreno

POLlETILENO CLOROSULFONADO

(HYPALON)

Ha sido probado por la norma UL para las clases de aislamientos

RHH y RHW. Puede emplearse como un compuesto aislamiento-

cubierta integral para muchos tipos de cables, especialmente del

tipo automotriz.

Posee buenas cualidades eléctricas para usarse como un aislamiento

eléctrico de baja tensión. Posee una gran resistencia al ozono y al

efecto corona. Tiene muy buena resistencia al calor y a la humedad y

pueden prepararse formulaciones especiales para muy bajas

temperaturas. Su constante dieléctrica, su factor de potencia y sus

otras características eléctricas no permiten aplicarlo como un

aislamiento para altas tensiones.

Resistente al calor, al intemperismo, al oxígeno y a los aceites.

Conductor eléctrico con aislamiento Hypalon

POLlCLORURO DE VINILO (PVC)

Los compuestos aislantes de este material tienen como base el

polímero del cloruro de vinilo.

Las primeras formulaciones de policloruro de vinilo para la fabricación

de compuestos termoplásticos aislantes, se empezaron a desarrollar a

partir de 1930 y aunque en un principio esos compuestos sólo se

emplearon para cables cuyas temperaturas de servicio fueron de 60°C,

posteriormente se mejoraron y actualmente tenemos compuestos que

pueden emplearse en cables con temperaturas en el conductor de 90 y

105°C y para tensiones de 600 Volts.

Debido a que los compuestos de PVC contienen cloro en sus

moléculas, son inherentemente no propagadores de flama, sobre

todo en los casos en los que se preparan formulaciones especiales

para lograr esta cualidad.

Los compuestos de PVC tienen muy buenas propiedades mecánicas,

pero sus cualidades eléctricas no son sobresalientes, sobre todo si se

le compara con otros aislamientos nuevos que se han venido

desarrollando (su alta constante dieléctrica y factor de potencia

hacen de él un aislamiento de altas pérdidas dieléctricas que lo

limitan para emplearlo en cables de alta tensión). Por esta causa su

aplicación se limita en nuestro medio a emplearlo para tensiones no

mayores de 1000 Volts.

El PVC se emplea en la fabricación de alambres y cables de los

tipos T, TW, THW, THHN y THWN, así como también debido a sus

cualidades de resistencia mecánica, no propagación de la flama y

resistente a aceites es ampliamente usado como cubierta exterior

de cables con aislamiento de polietileno, polietileno vulcanizado o

etileno propileno usados para alta tensión.

Cuando se requieren cables especialmente resistentes a la humedad, a

los aceites, ácidos, álcalis, gasolinas y productos químicos o cuando se

busca proporcionar a los cables una resistencia mecánica superior,

puede reforzarse el aislamiento de PVC con una capa muy delgada de

nylon.

Conductor eléctrico con aislamiento de PVC

POLIETILENO (PE)

Es un material termoplástico constituido por cadenas lineales o

ramificadas de monómetros de etileno. Fue originalmente

desarrollado en 1937 y abundantemente fabricado en los Estados

Unidos a partir de 1940.

Eléctricamente, el polietileno posee el mejor conjunto de cualidades que

se pueden esperar en un aislamiento sólido: alta rigidez dieléctrica, bajo

factor de potencia y constante dieléctrica, alta resistividad volumétrica.

Sus propiedades mecánicas son buenas, sin embargo sus limitaciones

principales son su pobre resistencia a la flama, su termoplasticidad, su

deterioro por la acción de los rayos ultravioleta y su poca resistencia a

la ionización.

El polietileno convencional se encuentra normalizado corno aislamiento

para cables cuya temperatura de servicio no sea mayor de 75°C y para

tensiones hasta de 69,000 Volts.

Por sus buenas propiedades mecánicas y su alta resistencia a la

humedad se emplea también como cubierta externa de algunos

cables de energía y de comunicación. Es el material por excelencia

para fabricar los aislamientos de cables telefónicos.

POLlETILENO DE CADENA CRUZADA (XLP)

El polietileno de cadena cruzada, polietileno reticulado o

simplemente XLP o XLPE se produce por la combinación de un

polietileno termoplástico y un peróxido orgánico adecuado, bajo

ciertas condiciones de presión y temperatura. El aislamiento

resultante es de color natural o café claro dependiendo del tipo de

antioxidante que se emplee en la preparación.

La resina de polietileno reticulada se puede emplear pura o mezclada

con negro de humo o cargas minerales que le mejoran sus propiedades

físicas, pero disminuyen sus cualidades eléctricas, por lo que esta

combinación se emplea pocas veces y para cables de tensiones bajas.

Los aislamientos de polietileno reticulado para altas tensiones

tienen buenas cualidades mecánicas, poseen buena resistencia a

la compresión y deformación térmicas y tienen una excelente

resistencia al envejecimiento por altas y bajas temperaturas. Sus

cualidades eléctricas como rigidez dieléctrica, factor de potencia,

constantes dieléctricas y de aislamiento, así como su estabilidad

eléctrica en agua son sobresalientes. Es altamente resistente al

ozono, a la humedad y a productos químicos. El polietileno vulcanizado

es un aislamiento para temperaturas de 90°C en operación normal,

130°C en condiciones de emergencia y 250°C en condiciones de corto

circuito y se ha llegado a emplear en cables para tensiones hasta de

69, 115, 230 y 500 KV.

Conductor eléctrico con aislamiento de polietileno de cadena cruzada

ETILENO PROPILENO (EP o EPR)

El aislamiento de etileno propileno comúnmente conocido como

hule EPR, es un material elastomérico obtenido a partir del etileno

y del propileno.

Un aislamiento típico de EPR para alta tensión es un compuesto que se

prepara mezclando la resina de etileno - propileno con varios

ingredientes, como por ejemplo cargas minerales, antioxidantes,

plastificantes, agentes de vulcanización, etc. y al igual que en el XLP el

cable aislado con el compuesto de EPR, se somete a un proceso de

vulcanización obteniéndose un material termofijo.

Los aislamientos de EPR debidamente formulados y procesados

poseen muy buenas cualidades eléctricas y físicas; sobresaliente

resistencia térmica y al ozono así como una excelente estabilidad

eléctrica en agua. Los cables aislados con etileno propileno

poseen una muy buena flexibilidad que permite un adecuado manejo durante la instalación.

3.2.2.2 CARACTERÍSTICAS

PRINCIPALES DE LOS

AISLAMIENTOS PARA CABLES

ELÉCTRICOS

Debe recordarse que un material aislante es toda substancia de tan

baja conductividad que el paso de la corriente eléctrica a través de

ella es prácticamente despreciable.

En relación con la idea anterior, se tiene en cada aislamiento

eléctrico una cierta cantidad de características o parámetros que

permiten estudiar, evaluar y comparar estos materiales. Por ejemplo

los valores mecánicos importantes son: la resistencia a la tensión y la

elongación de un material antes y después de someterlos a una prueba

de envejecimiento acelerado, así como también su dureza y flexibilidad.

Entre las cualidades eléctricas están: la rigidez dieléctrica del

material, su resistividad, su factor de potencia y su constante

dieléctrica. Otros aspectos importantes serán su resistencia al calor, al

ozono, a la humedad, a la intemperie, a la luz solar, a los aceites y

productos químicos. Antes de analizar datos comparativos de los

aislamientos, conviene aclarar el significado de los diferentes conceptos

en cuestión:

RIGIDEZ DIELECTRICA

La rigidez dieléctrica o gradiente eléctrico de un aislamiento representa

el número de volts requerido para perforarlo. En un aislamiento cuya

sección no cambie a través de su espesor, está dada por la relación de

voltaje entre espesor (Kv/mm).

Según la forma como se mida el gradiente eléctrico se pueden obtener

valores diferentes. En un cable por ejemplo, se puede medir de las

siguientes formas:

Con corriente alterna aumentando el voltaje en forma escalonada,

hasta la falla.

Con corriente alterna aumentando rápidamente el voltaje, hasta la

falla.

Con impulsos eléctricos de muy alto voltaje pero de corta duración

(microsegundos).

Con corriente directa aumentando gradualmente el voltaje.

Con corriente alterna a un voltaje medio pero a largo tiempo.

CONSTANTE DIELECTRICA

La constante dieléctrica o capacidad inductiva específica de un

aislamiento es la relación entre la capacidad de un condensador

cuyo dieléctrico sea el aislamiento en cuestión y la capacidad del

mismo condensador con aire como dieléctrico.

La constante dieléctrica de un aislamiento en un cable determina la

corriente de carga capacitiva que se produce en el cable y que traduce

en pérdidas dieléctricas, conviene que tenga un valor lo más bajo

posible

FACTOR DE POTENCIA (F.P.)

También conocido como factor de pérdidas de aislamiento,

representa la relación entre la potencia activa disipada en el

dieléctrico (Wa) y la potencia reactiva (Wr).

El factor de potencia en un aislamiento aumenta con la presencia

de humedad y con la elevación de temperatura. La medición del

factor de potencia es uno de los medios más efectivos para

detectar humedad o deterioro de un aislamiento. El factor de

potencia, junto con la constante dieléctrica del aislamiento, determina

las pérdidas dieléctricas de un cable. Por lo tanto conviene que el factor

de potencia sea lo más bajo posible

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

La resistencia del aislamiento mínima especificada de un cable es la

resistencia media entre el conductor y un electrodo que se encuentra

envolviendo la superficie exterior del aislamiento. En base a las

dimensiones del cable se puede determinar lo que se llama la constante

de resistencia de aislamiento (K) que es independiente de las

dimensiones.

Las pruebas de resistencia de aislamiento son una forma sencilla para

determinar el deterioro de un aislamiento y suelen efectuarse en la

fábrica y en el campo, para determinar el estado de un cable.

3.2.3 CUBIERTAS PROTECTORAS: El objetivo fundamental de esta

parte de un conductor es proteger la integridad de la aislación y

del alma conductora contra daños mecánicos, tales como

raspaduras, golpes, etc.

Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material

resistente, a ésta se le denomina «armadura» La «armadura» puede

ser de cinta, alambre o alambres trenzados.

Los conductores también pueden estar dotados de una protección

de tipo eléctrico formado por cintas de aluminio o cobre. En el caso

que la protección, en vez de cinta esté constituida por alambres de

cobre, se le denomina «pantalla» o «blindaje».

3.2.4 NORMATIVIDAD APLICABLE A

LOS CONDUCTORES PARA

ALAMBRADO EN GENERAL

Este Artículo trata de los requisitos generales de los conductores y

de sus denominaciones de tipo, aislamiento, marcado, resistencia

mecánica, ampacidad y usos. Estos requisitos no se aplican a los

conductores que forman parte integral de equipos como motores,

controladores de motores y equipos similares, ni a los conductores

específicamente tratados en otras partes de esta NOM.

ARTÍCULO 310 – 1 DE LA NOM 001 SEDE 2012

INSTALACIONES ELÉCTRICAS (UTILIZACIÓN)

El Código Nacional Eléctrico (NEC) designa a los termoplásticos con las

siguientes letras:

Por ejemplo, un conductor eléctrico con aislamiento THWN, el NEC lo

designa de la siguiente forma: Conductor eléctrico con aislamiento

termoplástico resistente al calor y a la humedad con recubrimiento

exterior de nylon.

LETRA DESIGNACIÓN

T TERMOPLÁSTICO

H RESISTENTE AL CALOR

W RESISTENTE A LA HUMEDAD

A ASBESTOS

N RECUBRIMIENTO DE NYLON

M RESISTENTE AL ACEITE

INSTALACIÓN

310-10. Usos permitidos. Se permitirá el uso de los conductores

descritos en 310-104 en cualquiera de los métodos de alambrado

cubiertos en el Capítulo 3, y como se especifica en sus respectivas

tablas o como se permita en otras partes de esta NOM.

NOTA: El aislamiento termoplástico se puede endurecer a

temperaturas menores a -10 °C. A temperatura normal, el

aislamiento termoplástico también se puede deformar si está

sometido a presión, como en los puntos de soporte. Si se utilizan

aislantes termoplásticos en circuitos de corriente continua en lugares

mojados, se puede producir una electro ósmosis (fenómeno derivado

de la humedad) entre el conductor y el aislamiento.

a) Lugares secos. Los conductores y cables aislados usados en lugares

secos, deben ser de cualquiera de los tipos identificados en la NOM

001 SEDE 2012.

b) Lugares secos y húmedos. Los conductores y cables aislados usados

en lugares secos y húmedos deben ser de los tipos FEP, FEPB, MTW,

PFA, RHH, RHW, RHW-2, SA, THHN, THW, THW-LS, THW-2, THHW,

THHW-LS, THWN, THWN-2, TW, XHH, XHHW, XHHW-2, Z o ZW.

c) Lugares mojados. Los conductores y cables aislados usados en

lugares mojados deben cumplir con una de las siguientes condiciones:

(1) Tener cubierta metálica impermeable a la humedad.

(2) Ser de los tipos MTW, RHW, RHW-2, TW, THW, THW-LS, THW-2,

THHW, THHW-LS, THWN, THWN-2, XHHW, XHHW-2, ZW.

(3) Ser de un tipo aprobado para uso en lugares mojados.

d) Lugares expuestos a la luz solar directa. Los conductores o cables

aislados donde estén expuestos directamente a los rayos solares deben

cumplir con (1) o (2):

(1) Los conductores y cables deben estar aprobados, o aprobados y

marcados como resistentes a la luz solar.

(2) Los conductores y cables deben estar recubiertos con material

aislante, tal como una cinta o cubierta, que esté aprobada, o aprobada

y marcada como resistente a la luz solar.

ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN

310-104. Construcción y aplicación de los conductores. Los

conductores aislados deben cumplir las disposiciones aplicables de las

Tablas 310-104(a) a 310-104(e).

NOTA: Los aislamientos termoplásticos se pueden endurecer a

temperaturas menores a -10 °C. A temperatura normal, los

aislamientos termoplásticos también se pueden deformar si están

sometidos a presión, tal como en los puntos de soporte.

Si se utilizan aislantes termoplásticos en circuitos de corriente continua

en lugares mojados, se puede producir electro endósmosis entre el

conductor y el aislamiento.

4. EL CALIBRE DE LOS CONDUCTORES

ELÉCTRICOS

En la práctica comercial, el tamaño de los conductores eléctricos se

especifica con frecuencia mediante números de calibre, especialmente en

los Estados Unidos de América e Inglaterra. En México se usa el mismo

sistema de medida que en los E.U.A.

En la siguiente tabla se muestran algunos países y sus correspondientes

sistemas de medida para conductores eléctricos:

EL SISTEMA DE MEDIDA AWG

El estándar AWG (American Wire Gauge) fue desarrollado en el año

de 1855 por J. R. Brown. Pero no fue hasta el año de 1857 que fue

proyectado en Norteamérica y fue conocido como Brown and Sharpe

Gauge (B&SG).

En México se adoptó el estándar AWG debido a la estrecha relación

económica con Estados Unidos de Norteamérica. Es por tal razón que

actualmente en el mercado se comercializan los conductores en base a

su calibre AWG, además de que las Normas Oficiales Mexicanas

contemplan dentro de sus páginas. el uso de este estándar.

Se usa la designación por el sistema americano AWG (American Wire

Gauge) que significa Calibre de Alambre Estadounidense, que designa

a cada conductor por un número o calibre y que está relacionado con

su tamaño o diámetro. A cada calibre del conductor le corresponde un

dato de su resistencia, que normalmente se expresa en Ohm por cada

metro de longitud, lo que permite calcular la resistencia total del

conductor .

EL CIRCULAR MIL

La nomenclatura A.W.G. es efectiva hasta cierto calibre de

conductores eléctricos. Para aquellos conductores eléctricos de

mayor grosor, superiores al calibre 4/0 (se lee "cuatro ceros"), se optó

la solución de identificarlos directamente por su área en el sistema

inglés de unidades.

Se usa el termino "Mil" cuando los diámetros de los conductores

eléctricos miden una milésima de pulgada. El “Circular Mil” es una

unidad equivalente al área de un circulo con un diámetro de una

milésima de pulgada.

Las siglas M.C.M. nos están indicando el área transversal de los

conductores eléctricos en “Mil Circular Mil”, por ejemplo un cable calibre

250 MCM es un cable de 250 000 circular mil, un calibre 500 MCM tiene

un área de 500 000 circular mil.

Esta nomenclatura era muy común hasta finales del siglo XX.

Actualmente se prefiere el uso del sufijo “Kcmil” , ya que la letra “k” (de

kilo) significa también 1000.

5. EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE

ALGUNOS FABRICANTES