InfocablesNúmero 15

Octubre 2010

Bogotá - Colombia

Infocables es una publicacióntrimestral de Productora de Cables

Procables S.A. C.I.

Cable cubierto para sistemasde distribución de red aérea

Usos correctosde cables flexibles

2 - Infocables

Procables S.A. C.I.Calle 20 No. 68B - 71

Bogotá, D.C. - ColombiaBogotá D.C.

(+571) 404 2666(+57) 321 490 55 66Arauca y Casanare(+57) 310 315 5699

Boyacá(+57) 321 490 5566

Huila y Meta(+57) 310 315 5718

Costa Atlántica(+575) 361 9000

(+57) 310 315 6423(+57) 321 490 5565

Costa Pacífica(572) 485 3792

(+57) 310 315 5712Eje Cafetero

(+576) 315 5237(+57) 310 315 5701

Santanderes(+577) 639 5406

(+57) 310 315 5702Antioquia

(+574) 262 9725(+57) 310 315 6420(+57) 313 870 1677

Licitaciones(+571) 404 2666 opción 3

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© 2010 Procables S.A. C.I.

Las opiniones expresadas por los entrevistadosno son responsabilidad de Procables.

Infocables Editorial

Contenido

Con nuevos productos y mayor capacidad de producciónProcables responde a las cambiantesnecesidades del mercado

Atendiendo las exigencias del RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas), en esta edición de InfoCables deseamos orientar a nuestros lectores sobre el uso y aplicación de los cables aéreos cubiertos, las ventajas de reducción de costos en el man-tenimiento de las redes aéreas y la disponibilidad de inventarios en algunos calibres. Para ello y con el propósito de brindar una información completa y detallada sobre el tema, hemos invitado como articulista al Ing. Electricista Darío Muñoz, uno de los profesionales más representativos por su amplia experiencia y conocimiento de los asuntos eléctricos del País y en particular del tema de los conductores. En los últimos años, los cables cubiertos en sistemas de distribución de red aérea, también denominados “protegidos” o “ecológicos”, han tenido gran acogida por las ventajas que ofrecen desde el punto de vista de calidad y de costos. Brasil fue el primero en la-tinoamérica en el desarrollo e implementación de este producto y su satisfactoria experiencia ha sido adoptada por otros países como Colombia. Estos conductores protegen el medio ambiente, pues a diferencia de otros que exigen la tala indiscriminada de árboles a la hora de instalar redes eléctricas, pueden tenderse y funcionar correcta-mente entre los árboles sin necesidad de atentar contra la naturaleza, razón por la cual se consideran ecológicos. Procables, con el fin de responder, como siempre lo ha hecho, a estas cambiantes necesidades del mercado, recientemente adquirió e hizo el montaje de nueva maquinaria y modernos equipos para la fabricación de cables aéreos cubiertos, entre muchos otros pro-ductos, que hoy están a disposición de los segmentos que atiende. Como siempre, esperamos que esta edición resulte de especial interés y utilidad para nuestros lectores.

Nota: Si usted desea recibir esta publicación o si tienealguna pregunta sobre los temas aquí tratados, por favor,escríbanos al correo electrónico: mercadeo@procables.com.co

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Cable cubierto en sistemasde distribución de red aérea

Usos correctosde cables flexibles

Infocables - 3

Cable cubierto en sistemasde distribución de red aéreaPor: Darío de Jesús Muñoz Rave. Ingeniero electricista - Empresas Públicas de Medellín

Actualmente el medio ambiente, la seguridad, la calidad y con-fiabilidad del servicio de energía eléctrica, exigen tener materiales, equipos y sistemas que cumplan a cabalidad toda la serie de regu-laciones y normas dictadas por los diferentes entes que los rigen.

En las redes aéreas de distribución de energía algunos de los materiales de la infraestructura más visibles y obligados a prestar un buen ser-

vicio son los conductores y cables que se apoyan en los postes y crucetas. Las redes pasan por zonas ar-borizadas, de altos vientos, lluvias fuertes, regiones montañosas y boscosas, donde los cables están su-jetos a un toque temporal de hojas y ramas. Para ello el cable cubierto es una de las grandes soluciones ya que permite los contactos accidentales sin salida del servicio de energía.

Evolución

El cable cubierto fue introducido en Estados Unidos por el ingeniero Bill Hendrix hace más de 60 años ante una necesidad de solucionar los problemas de los circuitos aéreos cuando las ramas y hojas toca-ban los conductores desnudos, suspendiendo el ser-vicio de energía. De igual manera, Francia lo introdujo en la década de los cincuenta. Países como Finlandia, Suecia, Noruega, Inglaterra y Japón lo han desarrolla-do y lo han venido usando hace más de 40 años.

Inicialmente el diseño fue un cable con una sola cu-bierta. Posteriormente fue evolucionando de acuerdo con el conocimiento de fabricantes y empresas de energía. Su aplicación también ha evolucionado en muchas partes del mundo: inicialmente se empleó

para zonas arborizadas, luego para otras con vientos fuertes o permanentes donde en el sistema desnudo los conductores se tocaban entre sí causando fallas y salidas del servicio. Posteriormente empezó a utili-zarse en lugares de gran contaminación.

En Colombia y de acuerdo con las experiencias en Empresas Públicas de Medellín, se ha extendido su uso en barrios y lugares donde las exigencias de dis-tancias de seguridad* del RETIE y la ANSI/IEEE C2 NESC con el sistema tradicional de conductores des-nudos no se pueden cumplir.

¿Qué es un cable cubierto?

Un cable cubierto también conocido como ecológico o protegido es aquel cuyo dieléctrico no tiene resis-tencia de aislamiento adecuada para la tensión del circuito.El cable cubierto está diseñado para niveles de ten-sión desde 5 kV hasta 69 kV.

La norma ANSI/NFPA 7O NEC establece la siguien-te definición:

Cable cubierto: es un conductor metálico cubierto o con chaqueta, de un espesor no reconocido por este código como aislamiento eléctrico.

Los conductores cubiertos deben ser considerados como conductores desnudos para todos los requi-sitos de distancias de seguridad*, excepto que las distancias entre cables del mismo o diferente circui-to, incluyendo los conductores aterrizados, puedan ser reducidas para sistemas abiertos. Esto siempre y

*El RETIE, en la nota 11 del artículo 13 Distancias de seguridad, establece la distancia mínima a edificaciones del sistema de cable compacto: “Donde el espacio disponible no permita cumplir las distancias horizontales de la Tabla 16, la separación se puede reducir en 0,6 m siempre que los conduc-tores, empalmes y herrajes tengan una cubierta que proporcione suficiente rigidez dieléctrica para limitar la probabilidad de falla a tierra en caso de contacto momentáneo con una estructura o edificio. Adicionalmente debe tener una configuración compacta con espaciadores y una señalización que indique que es cable no aislado”.

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cuando la compañía dueña, lo opere y le haga man-tenimiento. Espaciadores intermedios pueden ser colocados para mantener los requisitos de distan-cias entre conductores.

Ventajas.

• En avenidas la instalación del cable cubierto en re-des compactas con espaciadores es más ambiental y amigable que su contraparte, la red desnuda.

• En zonas selváticas y montañosas de Colombia, este tipo de instalación protege la vida salvaje y ve-getal (menos ciclos de poda), lo cual no ocurre con el sistema desnudo.

• Evita incendios en zonas de resguardo ambiental, de cultivo agrícola y bosques de especies nativas, los cuales son ocasionados por el toque de una rama, hoja o especie salvaje con conductores des-nudos expuestos a gran intensidad de rayos solares, cuyas temperaturas van desde 40 °C hasta 100 °C, además de la corriente que transportan.

• En Australia, donde se está expandiendo el siste-ma de cable cubierto, han desarrollado el siguiente gráfico sobre la confiabilidad esquemática de los di-ferentes sistemas de distribución.

8642

1/02/03/04/0250300500750

1000------------------------------------------

8642

1/02/03/04/0

266.8336.4397.5477.0556.5636.0795.0954.0

1033.5127215902000

8642

1/02/03/04/0

266.8336.4397.5477.0556.5636.0795.0

------1033.5

127215902000

8642

1/02/03/04/0250300500750

1000------------------------------------------

103130163219297344401466519584812

10501253------------------------------------------

80101127171231268312364423492548617682744860------

1017120113811527

98124155209282329382444494556773

10001193------------------------------------------

7696

121163220255297346403468522588650709819920968

110312671454

Conductores de cobre Conductores de aluminio AAC

Desnudo Desnudo

AWG ó kcmil AWG ó kcmilAWG ó kcmil AWG ó kcmilAmperios AmperiosAmperios Amperios

Cubierto Cubierto

Capacidades de corriente según el NEC - 310-21:

Capacidad de transporte de corriente para conductores y cables cubiertos al aire libre, temperatura ambiente 40 °C, temperatura total del conductor de 80 °C y una velocidad del viento de 0,61 m/s.

¿Qué es un sistema de red compacta?

Es una construcción de redes que consiste en el en-samble de cables cubiertos separados entre sí por medio de espaciadores aislantes y soportados por un cable mensajero.

Para subestaciones rurales, el sistema de red com-pacta es el ideal para salir con los circuitos sin ne-cesidad de cable subterráneo y/o postes congestio-nados con redes desnudas. Igualmente, en lugares donde el sistema subterráneo no aplica por costos o porque la instalación en el terreno no es posible para construir canalizaciones, es más adecuado utilizar el sistema de red aérea compacta.

Co

sto

s

Confiabilidad

Cable aislado

Cable cubierto

Cable desnudo

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En varias empresas de energía del Brasil, su uso se está intensificando, ya que con algunas de las venta-jas mencionadas anteriormente han determinado im-plementarlo a todo su sistema, por la confiabilidad, costos y calidad del servicio.

En países como Japón casi todas las redes aéreas cuentan con cable cubierto para prevenir accidentes y garantizar la seguridad pública. En Suecia, Finlan-dia, Noruega, Italia y China se está masificando su uso, lo cual demuestra su gran confiabilidad.

El sistema de red con espaciadores permite tener una mejor regulación, tal como Hendrix lo ha calcu-lado en el siguiente cuadro.

Caí

da

de

tens

ión

/ 10

00

Amperios

Comparación caída de tensión

0 100 200 300 400 500

90.00

80.00

70.00

60.00

50.00

40.00

30.00

20.00

10.00

0.00

336 kcmil 15 kVCable desnudo sobre crucetas

Conductores de aluminio, 90% PF

336 kcmil 15 kVCable cubierto

Perno espaciador.

Amarre grapa.

Espaciador aislante.

Cable mensajero.

Cables cubiertos.

*tracking: formación de un camino conductor carbonizado sobre la super-ficie de la cubierta del cable.

Tensión Calibre mm2 Espesor decubierta mm

13,8 kV25 kV34,5 kV

35-30035-30070-300

3.004.007.60

Diseños de cable cubierto Los cables cubiertos tienen diferentes diseños de acuer-do con el uso y razones de su instalación. El conductor puede ser de aluminio AAC, aleación de aluminio 6201 AAAC, ACSR o cobre. Los calibres más comunes hasta ahora van desde 4 AWG hasta 795 kcmil en el mundo.

• Cable de dos capas: consiste en una capa semi-conductora sobre el conductor y después una cu-bierta resistente al tracking*, a la erosión, al agrieta-miento, a los rayos solares y al roce o abrasión con ramas y hojas.

Este tipo de cable está reglamentado en Brasil con la norma NBR 11873. Los espesores de la cubierta según la norma son:

• Cable de tres capas: cuenta con una capa semicon-ductora sobre el conductor, otra interna con caracterís-ticas dieléctricas y una externa resistente a los rayos UV, al tracking*, al agrietamiento, la erosión, la abra-sión y es resistente a la descarga eléctrica. Este es un cable con mejores características que el anterior; tiene menores corrientes de fuga, permite el contacto con ramas por más tiempo y es apto para ser colocado con espaciadores. Los tres compuestos pueden ser de po-lietileno termoplástico o reticulado XLPE. En la actua-lidad, el ICONTEC está desarrollando el anteproyecto de norma sobre cable cubierto.

Los espesores de los componentes del cable son los siguientes:

Voltajeentrefases

Calibredel

conductor

Espesordel

compuestodieléctrico

Espesorde la capa

externa

Prueba de tensión ac kV

8001-15000 1,91 1,91 18

3,18 3,18 30

4,45 3,18 42

5,7 4,45 50

4 AWG-800 kcmil

2 AWG-800 kcmil

1/0 AWG-800 kcmil

1/0 AWG-800 kcmil

15001-25000

25001-35001

35001-460000

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Capa semiconductora

Esta capa ordena el campo eléctrico y evita que par-tículas del metal del conductor penetren en la capa adyacente; además da una mejor rigidez dieléctrica a todo el conjunto del cable y permite que la cubierta exterior tenga los compuestos, aditivos y rellenos para resistir los rayos UV, tracking, erosión y abrasión.

A continuación se presenta el comportamiento del campo eléctrico en los diferentes diseños de cables cubiertos, con y sin pantalla semiconductora del conductor.

Bibliografía

1. IEEE Electrical Characterization of Vegetation Contacts with Distribution Conductors - Investigation of Progressive Fault Behavior.

2. IEEE A Wildfire Model for the Estimation of the Temperature Rise of an Overhead Line Conductor.

3. ANSI/ICEA S-70-547 Weather Resistant Polyethylene Covered Conductors.

4. EB-2173 Cabos aereos cobertos com uso en XLPE para regioes arboriza-das con tensoes de 15KV E 25KV.

5. Covered Conductor Systems for Distribution, Author: J B Wareing, Austra-lian Strategic Technology Programme Members. December 2005.

6. Cired design of MV and HV covered conductor overhead lines, Leskinen Tapio Ensto Utility Networks – Finland, Barcelona, 12-15 May 2003.

7. IEEE Development and Installation of a 69kV Aerial Cable System, M. Kuhlenengel Transmission Design Engineer Omaha Public Power District, C. Landinger, Sr. Member IEEE S. Bello, G. Grenier K. Psilopoulos Hendrix Wire & Cable.

8. IEEE Safety considerations of aerial systems using insulated and covered wire and cable, C. C. Landinger, PE (SM), J. W. McAuliffe, PE (M), Hendrix Wire & Cable P. O. Box 326, Milford, NH 03055-0326, A. L. Clapp, PE (SM) J. B. Dagenhart, PE (SM) Clapp Research Associates, P.C. 6112 Saint Giles Street Raleigh, NC 27612, W. A. Thue, PE (LS) 625 North River Dr. #205 Stuart, FL 34994.

9. A classification method of power lines to prevent forest fires caused by bird electrocution, TINTÓ Albert, REAL Joan & MAÑOSA Santi.

10. Underground Power Cable, Distribution Cable, Overhead Transmission Line, Industrial Cable and Their Accessories, Furukawa Electric, VISCAS, Inoue Manufacturing, Asahi Electric Works, Furukawa Electric Industrial Cable.

El esfuerzo de tensión eléctrica es inversamente proporcional al radio del conductor.

Cable sin pantalla semiconductora Cable con pantalla semiconductora

El esfuerzo de tensión eléctrica es bajo por tener un efectivoradio conductor.

21/02/03/04/0

266,8

33,653,567,485,0

107,2135,1

0,380,380,380,380,380,38

1,911,911,911,911,911,91

1,911,911,911,911,911,91

16,618,619,821,222,723,8

16,618,619,821,222,723,8

SparrowRavenQuail

PigeonPenguinWaswing

Conductor ACSR Capa 1 Capa 2 Capa 3

Calibre Nombreclave

ÁreaSemiconductor

XLPEdieléctrico

XLPEresistente al

tracking

Diámetro Masa totalaproximada

Espesor Espesor Espesor Nominal

AWG ó kcmil mm2 mm mm mm mm kg/km

Cables cubiertos (protegidos) de media tensión 15 kV, 90 °C

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Usos correctosde cables flexibles

Utilice cables Procables de Fuerza 600 V y 90 °C en sus instalaciones en bandeja.

El Código Eléctrico Colombiano NTC 2050 no recomienda el uso de cables flexibles para instalación en bandejas portacables.

Procables, consciente de las necesidades de los usuarios de conductores eléctricos pone a disposi-ción del mercado colombiano inventario permanente de cables de Fuerza en 3 y 4 conductores desde el calibre 18 AWG hasta el 4 AWG, para uso en la in-dustria y certificados para bandejas portacables, con tensión máxima de 600 V y temperatura de operación máxima a 90 °C.

En el mercado se han utilizado los conductores flexi-bles pero estos cables amparados por la norma NTC 5521, son permitidos sólo para utilizar en equipos electrodomésticos, en instalaciones y conexiones portátiles. Para este tipo de aplicaciones, Procables continua-rá ofreciendo los cables flexibles (cableado clase K) certificados para 600 V 75 °C.

Adicionalmente, el Código Eléctrico Colombiano (NTC 2050), restringe el uso de cables flexibles a los siguientes: conexión de bombillas o artefactos portá-tiles, conexión de equipos fijos para facilitar sus cam-bios frecuentes, artefactos cuyos medios de sujeción y conexiones mecánicas estén diseñados específi-camente para permitir el desmonte para su mante-nimiento y reparación y el artefacto esté destinado o identificado para conexión con cordón flexible; co-nexión de partes móviles y alambrados temporales.

La utilización de cables tipo encauchetados no es permitida en instalaciones industriales fijas, para uso rudo o servicio pesado ya que no están contempladas en la NTC 5521 y no son permitidas por la NTC 2050.

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¡Nuestro compromiso ambiental también puede ser el suyo!

¿Cómo cuidar el Medio Ambiente desde nuestras casas?1. Modifica actitudes y prácticas personales que contribuyan a la sostenibilidad ambiental:

• Utiliza una estufa de gas en lugar de una eléctrica.

• Verifica que en tu casa no se estén presentando fugas ni goteos de agua.

• Compra productos a granel y en grandes cantidades. De esta manera evitarás

empaques innecesarios.

• Utiliza una botella o termo para llevar tus bebidas en lugar de comprar refrescos embotellados.

• Cambia tus compras de productos desechables a productos reutilizables.

• Si te vas de viaje, procura dejar el refrigerador vacío, desconectado y limpio, con la puerta

abierta para que no se formen hongos y bacterias.

• Lava y reutiliza las bolsas plásticas.

• Evita comprar "ambientadores". Lo mejor es ventilar las habitaciones y poner plantas con

flores naturales aromáticas.

2. Difunde y trasmite estas actitudes con familiares, amigos y allegados.

3. Practica diariamente actividades que mejoren la calidad del ambiente.