Conductores en media y baja tensiรณn Robert Suarez
N o m b r e
d e l
t r a b o
QU E E S U N C ON D U C TOR
CONTENIDO: Conductores Por su constitución
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Por su número de conductores
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CARACTERÍSTICAS DE LOS CONDUCTORES
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Materiales en conducto- 4 res de MT (y BT) APANTALLAMIENTO
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Baja Tensión
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Conductores de baja tensión.
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CONDUCTORES DE COBRE Y ALUMINIO : Los más utilizados, de mayor importancia en ingeniería eléctrica y en especial para la industria del ramo, son el cobre y el aluminio. Para usos especiales está la plata, el platino o el acero. Con respecto al cobre y aluminio tienen un costo de producción bastante más bajo que los otros y el comportamiento desde el punto de vista eléctrico es excelente.
Es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de la carga eléctrica. Sus átomos se caracterizan por tener pocos electrones en su capa de valencia, por lo que no se necesita mucha energía para que estos salten de un átomo a otro. Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Si bien a cualquier conductor aislado se le denomina cable, existe una gran variedad de nombres que permiten identificar con precisión la composición de los conductores:
Hilo: Conductor constituido por un solo alambre. Si es de gran sección se le denomina barra. Cuerda: Conjunto de hilos que torcidos forman un solo cuerpo. Puede ser cuerda normal o cuerda compacta si los hilos están compactados. Filástica: Cuerda formada por un conjunto de hilos de pequeño diámetro que, sola o torcida con otras semejantes, constituye el conductor de un cable flexible. Alma: Conjunto formado por el conductor
T I P O S DE C O N DU CT ORE S E ST Á N Conductores de cobre: Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el conductor más utilizado es el cobre, después de la plata, es el metal que tiene mayor
conductividad eléctrica, las impurezas, incluso en pequeñas cantidades, reducen notablemente dicha conductividad. También después de la plata el cobre es el metal que mejor conduce el calor.
y su correspondiente aislamiento. Cable: Reunión, formando un solo cuerpo, de una o varias almas protegidas con recubrimientos adecuados a su uso.
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conductores en MT y BT
Conductores de aluminio: A pesar de que el cobre tenga una historia más larga y antigua por ser el material elegido para la conductividad eléctrica, el aluminio posee ciertas ventajas que lo hacen más atractivo para algunas aplicaciones específicas. El aluminio tiene solo el 60% de la conductividad del cobre, pero solo el 30% de su peso. Eso significa que un cable pelado de aluminio pesa la mitad que uno de cobre con la misma resistencia eléctrica. Generalmente, el aluminio
Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislación y con o sin cubierta Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí, envuelta cada una por capa de aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes.
POR
resulta ser más barato si comparado con los conductores de cobre. (0jo)Desde el punto de vista económico, se debe destacar que el cobre no se produce en Venezuela en cantidad suficiente, debiéndose importar de Chile, Canadá, Corea, Rhodesia u otros países, variando su costo según el precio del mercado internacional y, por consiguiente, también de las fluctuaciones propias del dólar. El aluminio, como es del conocimiento general, se produce en el país y en los últimos tiempos la producción del mismo ha ido
C O N D U CTO RE S P O R Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o hilo conductor. Se emplea en líneas aéreas, como conductor desnudo o aislado, en instalaciones eléctricas
incrementándose. Comparaciones Si se utiliza el aluminio en aplicaciones donde anteriormente se utilizaba el cobre, normalmente es suficiente utilizar un conductor de aluminio con dos AWG (American Wire Gauge) más grandes que el conductor de cobre.
S U C O N ST I T UCI Ó N
a la intemperie, en ductos o directamente sobre aisladores.
da por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le otorga una gran flexibilidad.
Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está forma-
S U NÚ ME RO D E C O N DU CTO RE S Unipolar: un solo conductor. Bipolar: 2 conductores. Tripolar: 3 conductores. Es unifase (marrón o negro), un neutro (azul) y tierra (verde y
amarillo) Tetrapolar: 4 conductores. Son dos fase (marrón y negro), un neutro (azul) y tierra (verde y amarillo) Pentapolar: 5 conductores, se compone de 3
fase (gris, marrón y negro) un neutro (azul) y tierra (verde y amarillo).
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C A R AC T ER ÍS TI C A S D E LOS C O N D UC TO RE S E LÉ C TR I CO S Un conductor puede estar formado por uno o varios hilos, siendo unifilar o multifilar, cableado o trenzado. Cuando el conductor es cableado puede ser normal, flexible o extra flexible, de acuerdo al grado de flexibilidad que se le da al número de hilos delgados que lo componen. Conductores desnudos. Conforme a las necesidades un conductor eléctrico podrá estar al aire montado sobre soportes aislados de vidrio o porcelana, en redes
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aéreas, en líneas o redes de distribución, o líneas de alta o muy alta tensión. Para el caso de redes subterráneas, o bien en canalizaciones eléctricas residenciales, comerciales o industriales, se emplean conductores aislados. Los conductores desnudos también se utilizan para la puesta a tierra, para barras en sistemas de distribución industrial, barras también en tableros suspendidos por aisladores y para aterramiento de transformadores, pararrayos o el neutro de una red
de distribución.
convirtiéndolos en productos de instalación práctica a nivel residencial, industrial y comercial, adquiriendo así gran importancia en la distribución de energía eléctrica.
sione de distribución.
Conductor Aislado (Conductor, Insulated). Conductor envuelto dentro de un material de composición y espesor aceptados por el CEN como aislamiento eléctrico. Todo conductor estará aislado cuando se recubra con una capa aislante cuya conductividad eléctrica es nula o muy pequeña. El aislante y el componente metálico de un conductor deben estar elaborados de tal forma que resistan los agentes
T E N SI Ó N
El actual crecimiento de la demanda de energía eléctrica y las distancias a las cuales se tiene que transmitir requieren el manejo de niveles de tensión elevados para lograr una calidad de energía óptima. Por esta razón, los cables de potencia para Media y Alta Tensión han tenido una evolución tecnológica,
M AT E R I A L E S
Su distribución depende de la zona geográfica así como la empresa suministradora. Las tensiones de distribución más comunes son 13,2kV; 15kV; 20kV y 30kV.
La denominación de media tensión es usada por las compañías eléctricas para referirse a sus ten-
E N C O N D UCT ORE S D E
Los principales materiales utilizados como aislantes en redes de distribución eléctrica, tanto de MT como de BT son: polietileno reticulado (XLPE), etilenopropilieno (EPR) y etilenopropileno de alto módulo (HEPR). XLPE y EPR: Poseen características muy similares en cuanto a capacidad de
carga, temperaturas de trabajo y dimensiones, pero se diferencian en que el XLPE es más rígido y más barato. XLPE y EPR: Poseen características muy similares en cuanto a capacidad de carga, temperaturas de trabajo y dimensiones, pero se diferencian en que el XLPE es más rígido y más barato
Alta Tensión: Nivel de tensión mayor o igual que 69 kV. Media Tensión: Nivel de tensión mayor que 1 kV y menor que 69 kV. Baja Tensión: Nivel de tensión menor o igual que 1 kV.
MT (Y BT)
XLPE, EPR, HEPR y PVC: La gran diferencia entre los tres primeros y el PVC es la termo estabilidad que presentan los primeros, frente a la de termo plasticidad que ofrece el PVC, reaccionando, por tanto, de manera distinta frente a los cambios de temperatura. Así, el PVC al calentarse se reblandece y cambia de forma, mientras que el XLPE, EPR y HEPR, gracias al proceso de reticulación, no modifican sus propiedades mecánicas por los cambios de temperatura. En conclusión, son más estables a la temperatura y ello hace que sean más adecuados para las redes eléctricas de gran potencia.
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APAN TA L L A M I EN TO El apantallamiento es un elemento metálico no magnético que se coloca sobre el blindaje del aislamiento con el fin de complementar las funciones de este último y permitir el proceso de puesta a tierra. Por otra parte, cuando se requiere manejar corrientes de neutro, se adiciona área de cobre y entonces la pantalla sirve adicionalmente como conductor de neutro. El elemento metálico está hecho de cobre y puede presentarse en las tres configuraciones siguientes:
de cobre que se aplica de forma helicoidal sobre el blindaje del aislamiento recubriéndolo en su totalidad (traslapado) o en forma parcial (abierta).
PANTALLA EN CINTA DE COBRE Consiste en una pantalla de cinta
PANTALLA EN HILOS DE COBRE La pantalla en hilos de cobre, como su nombre lo indica está conformada por una cantidad de hilos de cobre distribuidos uniformemente sobre el blindaje del aislamiento. Básicamente el conjunto total de hilos debe superar un área mínima requerida por la normas de fabricación. De acuerdo al perímetro del cable aislado dependerá la cantidad de hilos que se colocarán como pantalla . PANTALLA - NEUTRO CONCÉNTRICO
Este tipo de pantalla corresponde a un conjunto de hilos de cobre que además de ejecutar la función de blindaje actúan como conductor de neutro en el sistema. De acuerdo a la configuración eléctrica del mismo, se poseen diferentes alternativas para el neutro, uno de los más utilizados en sistemas trifásicos es el Neutro Concéntrico al 33% que significa que los hilos de la pantalla suman un área equivalente a 1/3 (un tercio) del área del conductor de fase y que en conjunto con las dos fases restantes del sistema suma un área de neutro equivalente al área de la sección transversal del conductor de fase. Para sistemas monofásicos suele utilizarse el Neutro Concéntrico 100% que significa que los hilos de la pantalla suman un área equivalente al área de la sección transversal del conductor.
Nota: En un cable para Media Tensión el aislamiento juega un papel importante en lo que compete al desempeño del mismo, su funcionalidad y vida útil está sujeta en gran parte a las características del aislamiento. Con el desarrollo de materiales de aislamiento de mayor resistencia a la temperatura (materiales termoestables), se pudo incrementar la capacidad de transporte de energía que se alcanzaba con materiales termoplásticos.
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C H AQU E TA La chaqueta es el elemento que recubre el cable y que quedará finalmente expuesto al medio, por tal motivo, el material de la chaqueta debe cumplir con los siguientes aspectos :
FRENTE A LA LLAMA. Es importante en aquellas instalaciones donde el cable estará instalado en bandejas o en ambientes de posible conflagración
PACTO Y ABRASIÓN. Es importante para aquellos ambientes en los cuales el cable para Media Tensión se expone a posibles impactos, deformaciones o rozamientos inherentes al proceso para el cual prestan servicio. Dependiendo de la instalación puede requerir armaduras o elementos mecánicos de protección.
RESISTENCIA A LA HUMEDAD. Asociada con la capacidad del material para impedir la penetración de la humedad al interior del cable para Media Tensión.
RESISTENCIA A LOS RAYOS UV. Es importante en aquellas instalaciones en donde el cable recibirá la radiación solar de forma directa o en intervalos de tiempo extendidos.
RESISTENCIA A LOS HIDROCARBUROS. Describe el comportamiento del material de la chaqueta frente a la acción de agentes externos como los compuestos derivados del petróleo (gasolina, cetonas, etc.) que pueden estar presentes dependiendo del sitio de instalación .
COMPORTAMIENTO
RESISTENCIA AL IM-
La tabla presenta el comparativo entre los diferentes materiales empleados en la fabricación de la chaqueta de los cables para Media Tensión:
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Ejemplos de conductores MT
B AJA T E N S I ÓN Para Baja Tensión, las instalaciones eléctricas de baja tensión son aquellas cuya tensión nominal es igual o inferior a 1.000 V para corriente alterna y 1.500 V para corriente continúa. Generalmente, Van desde
la salida de los transformadores de distribución hasta los equipos de uso domestico. conductores de baja tensión: Son flexibles o rígidos, en cobre o aluminio, con los
más diversos polímeros y protecciones, siempre desarrollados bajos los más exigentes estándares internacionales, para instalaciones interiores y exteriores. Para la selección de conductor a ser utilizado en
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las instalaciones es importantes conocer los siguientes factores 1.tipos de instalación. Subterránea, en ductos no magnéticos Subterránea, en ductos magnéticos.
4.Factor de potencia 5.Capacidad de distribución. 6.Conducción térmicas del conductor 7.Condiciones especiales.
Subterránea, directamente enterrado.
Subterránea, en canales. Área en bandejas. Area en escalerilla. 2.voltaje nominal. 3.Capacidad de corriente
C O N D U C TO R E S T: aislamiento plástico (termoplástico)
D E BAJA T E N SI ÓN . THHN: con cobertura de Nylon
TH: aislamiento resistente al calor. TW: aislamiento resistente a la humedad. THW: aislamiento resistente al calor y la humedad. TTU: para acometidas residenciales y subterráneas (excelente- PCV)
Ejemplos de conductores BT
Para uso residencial se emplean conductores de baja tensión para 600V. En canalizaciones eléctricas de iluminación y fuerza, los aislantes más utilizados son TW, THW y TTU. El primero (TW) es de termoplástico resistente a la humedad para uso general. El THW termoplástico resistente a la humedad, retardan té de la llama, especial para motores y el TTU polietileno PCV se utiliza para acometidas residenciales y redes subterráneas, temperatura de trabajo 75°C
recordatorio
Tabla Aplicaciones y Aislamiento de los Conductores