ESCUELA DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA … · 2019. 4. 7. · 4.7 Tablas de características físicas y eléctricas de los conductores 99 CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

EXPERIENCIAS EN LA FABRICACIÓN DE CONDUCTORES

ELÉCTRICOS HASTA 2000 V.

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL

TÍTULO DE INGENIERO ELÉCTRICO

CARLOS MARCELO JIMÉNEZ TENEDA

DIRECTOR: ING. MILTON TOAPANTA

Quito, Enero 2002

DECLARACIÓN

Yo, Carlos Marcelo Jiménez Teneda, declaro bajo juramento que el trabajo aquídescrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningúngrado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficasque se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectualcorrespondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según loestablecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por lanormatividad institucional vigente.

Carlos Marcelo Jiménez T.

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por el Sr. Carlos MarceloJiménez T., bajo mi supervisión.

DIRECTOR DE PROYECTO

ÍNDICE

ÍNDICE 4

RESUMEN 6

INTRODUCCIÓN 8

OBJETIVOS 8

ALCANCE 9

CAPÍTULO 1. TIPOS Y ESPECIFICACIONES DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS

1.1 Alcance 101.2 Especificación para alambres suaves o recocidos desnudos 111.3 Especificación para cables concéntricos desnudos 141.4 Especificación para cables bunchados desnudos 161.5 Especificación para alambres y cables TW 171.6 Especificación para alambres y cables THW 191.7 Especificación para cables TTU de 2000 V 211.8 Especificación para conductores flexibles TFF y GPT 241.9 Especificación para cordones paralelos SPT 251.10 Especificación para alambres TF 271.11 Especificación para cables multipolares ST 291.12 Especificación para cables UF 31

CAPÍTULO 2. MATERIA PRIMAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

2.1 Alcance 342.2 Material conductor 342.3 Materias primas de aislamiento y chaqueta 37

CAPÍTULO 3. PROCESOS DE PRODUCCIÓN, MÁQUINAS Y OTROS

3.1 Alcance 453.2 Trefilación 453.3 Recocido 573.4 Cableado 593.5 Aislado 663.6 Reunido 783.7 Chaqueta 783.8 Fraccionamiento 783.9 Control en procesos de aislado, reunido, chaqueta y fraccionamiento79

CAPÍTULO 4. DISEÑO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS

4.1 Alcance 824.2 Parámetros de alambres de cobre 824.3 Parámetros de cables concéntricos 844.4 Parámetros de cables bunchados flexibles 894.5 Parámetros del material de aislamiento 914.6 Parámetros de cables multipolares 954.7 Tablas de características físicas y eléctricas de los conductores 99

CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

5.1 Conclusiones 1075.2 Recomendaciones 108

BIBLIOGRAFÍA 110

ANEXO A.- ESPECIFICACIONES DE PRODUCTOS Y MATERIAS PRIMAS111

ANEXO B.- CALCULO DE DIÁMETROS Y ÁREAS DE CONDUCTORES SÓLIDOS128

ANEXO C.- FIGURAS DE CONDUCTORES Y LINEAS DE PRODUCCIÓN132

RESUMEN.

En libros de texto y catálogos existe información de las características

físicas y eléctricas de los conductores eléctricos pero no sobre la forma de

fabricación.

Este tema en su parte central cubre, a base de la experiencia en esta rama,

todos los aspectos relacionados con la fabricación de conductores eléctricos

utilizados en domicilios, industrias, comercios, etc., que son producidos por las

industrias nacionales.

Para llegar a esto en el primer capítulo se tratan los aspectos relacionados

con los diferentes tipos de conductores eléctricos como son: normas,

especificaciones, requerimientos de cumplimiento de parámetros físicos y

eléctricos, constitución y tipos de materias primas utilizadas.

Las normas utilizadas básicamente son las siguientes: ASTM, UL e

ICEA/NEMA que son las de uso generalizado tanto en EEUU como en otros

países del continente americano.

Las normas ASTM sirven para especificar los requerimientos tanto de los

conductores desnudos como de algunas materias primas.

Las normas UL con sus especificaciones 62, 83 y 1581 definen los tipos y

las características físicas, eléctricas, de instalación y de calidad que deben tener

los conductores.

La norma ICEA/NEMA con su especificación 561-402 se utiliza para definir

las características de los conductores eléctricos utilizados en industrias,

comercios y edificios residenciales, como son los TTU que pueden operar hasta

con 2000 V.

En un segundo capítulo se especifican las propiedades de las diferentes

materias primas que constituyen ios conductores eléctricos.

Con los datos de los dos primeros capítulos se define el diagrama de flujo

de cómo son fabricados los diferentes conductores eléctricos y de acuerdo con

éste, se trata cada una de las etapas por las que pasan las materias primas hasta

convertirse en productos terminados.

Cada una de estas etapas se conocen como procesos de producción o

fabricación que son desarrollados en líneas constituidas por máquinas y equipos

con funciones específicas cuyas características son detalladas.

Los procesos de producción para la fabricación de conductores eléctricos

de cobre son: trefilación, recocido, cableado, bunchado, aislado, reunido,

chaqueta y fraccionamiento, en cada uno de los cuales los productos tienen

características dimensionales que permitan a los conductores cumplir con los

requerimientos de calidad exigidos por las normas.

En el capítulo cuarto se definen las consideraciones y fórmulas utilizadas

para calcular las dimensiones y consumos de materias primas, mediante las

cuales se obtienen los valores que conforman las tablas de características de los

diferentes conductores eléctricos.

Por último en el capítulo quinto se detallan las conclusiones generales que

de este proyecto se obtienen así como las recomendaciones que puedan ayudar

tanto a los fabricantes a mejorar sus procesos y por ende sus productos, como a

los estudiantes para conocer mejor y desarrollar otros temas relacionados con los

conductores eléctricos.

INTRODUCCIÓN.

En libros de texto y catálogos se encuentran tablas con las características

dimensionales y físicas de los conductores eléctricos, pero no su fabricación, que

equipos se utilizan tanto para producirlos como para controlar el cumplimiento de

los requerimientos de las especificaciones. Tampoco se mencionan que procesos

de producción deben pasar las materias primas ni como se determinan sus

consumos, que criterios se utilizan, entre otros.

OBJETIVO.

El propósito principal de éste proyecto es, proporcionar al fabricante y a las

personas involucradas con la energía eléctrica, una herramienta básica para

evaluar y conocer cómo son fabricados los conductores eléctricos.

Para Negar a este propósito es necesario conocer las normas y

especificaciones de materias primas y de productos terminados, además de las

etapas por las que pasan éstas hasta convertirse en producto terminado.

Los requerimientos que deben cumplir están definidos en las

especificaciones de las normas utilizadas, las cuales se indican en el capítulo 1.

Los procesos de fabricación y sus equipos no se encuentran definidos en

algún documento específico; para cumplir con el objetivo principal es necesario

tratar más extensamente esta parte del proyecto valiéndose de los años de

trabajo antes que de documentos existentes.

ALCANCE.

Este proyecto cubrirá los aspectos relacionados con la fabricación de

conductores eléctricos generalmente utilizados en instalaciones residenciales e

industriales, donde el voltaje de operación no supere los 2000 V.

Estos conductores eléctricos, básicamente, están formados por

conductores de cobre aislados con compuesto de cloruro de polivinilo o polietiteno

de baja densidad y chaqueta de compuesto de PVC, los cuales son procesados

fácilmente en líneas de extrusión convencionales.

Este proyecto cubrirá los requerimientos de las especificaciones tanto para

los conductores como para las materias primas, procesos de producción, líneas

de fabricación y equipos que conforman las líneas.

Por último se determinarán las fórmulas necesarias, las dimensiones y

consumos de materias primas en los productos terminados para que cumplan con

las especificaciones de cada uno de los tipos de conductores.

10

CAPITULO 1.

TIPOS Y ESPECIFICACIONES DE CONDUCTORES

ELÉCTRICOS

1.1 ALCANCE:

Este capítulo cubrirá las normas, especificaciones, técnicas y requerimientos

que deben cumplir los diferentes tipos de cables en cada uno de sus procesos.

Las normas a utilizarse son las de mayor aplicación y reconocimiento tanto en

Estados Unidos como en la mayoría de países del continente, como sucede en

Ecuador donde son la base de las normas publicadas por el INEN.

1.- ASTM.- "American Society for testing and Materials"

2.- UL- "Underwriters laboratories Inc."

3.- ICEA/NEMA "Insulated Cable Engineers Association" and

"National Electrical Manufacturers Association"

4.- INEN.- "Instituto Ecuatoriano de Normalización"

Las normas ASTM principalmente servirá como base para determinar las

especificaciones de materias primas, conductores desnudos de cobre, y ciertos

métodos de medición y cálculos.

Las normas UL e ICEA/NEMA ayudará en la definición de los tipos de

conductores, especificaciones de aislamientos, chaquetas y pruebas de calidad,

que deben cumplir los conductores eléctricos.

De acuerdo a esto se definen las normas y especificaciones que serán de

utilidad en el desarrollo de este capítulo.

11

Materiales o Normas Especificación

Productos

Alambrón de cobre ASTM B 49-90

Cloruro de Poiivinilo PVC ASTM D 1047, D 2219

Poiietileno para aislamiento ASTM D1248

Alambres suaves o recocidos ASTM B 3-90

Cables concéntricos suaves ASTM B 8-90

Cables Sunchados ASTM B174-90

Conductores aislados con PVC UL 62,83

Cables para 2000 V ICEA/NEMA 561,402

Existen otras normas que bajo circunstancias especiales se pueden utilizar

como son las normas VDE de mayor difusión y utilización en el continente

europeo.

Para llevar una secuencia de acuerdo a los procesos de fabricación, las

especificaciones serán desarrolladas también de esa manera

1.2. ESPECIFICACIÓN PARA ALAMBRES SUAVES O RECOCIDOS

DESNUDOS-

1.2.1.- ALCANCE -

Esta especificación cubre los requerimientos que deben cumplir en los

procesos de trefilación y recocido, los conductores sólidos redondos suaves o

recocidos.

1.2.2 REQUERIMIENTOS FÍSICOS Y MECÁNICOS.

Requerimientos de calibre, diámetro, área de sección transversal, peso por

unidad de longitud, y elongación se encuentran en la tabla N° 1 (ANEXO A).

12

1.2.3 REQUERIMIENTOS GENERALES.-

1.2.3.1. Variación de diámetros.-

Para diámetros inferiores a 0.254 mm, los diámetros reales no deberán variar

de los valores indicados en la tabla N° 1 (ANEXO A), en + 0.00254 mm y para

diámetros de 0.254 mm y superiores la variación no puede ser superior a + 1%.

1.2.3.2. Soldaduras -

Es permitido realizar soldaduras en alambre con diámetro final, manteniendo

las características dimensionales y conductoras sin variación.

1.2.3.3.- Superficie.-

La superficie de alambres con diámetro final debe estar libre de cualquier

imperfección como rayaduras, astillamiento, oxidación.

1.2.3.4.- Elongación.-

Un alambre sometido a ía prueba de elongación debe cumplir como mínimo

con el valor indicado en la tabla N° 1 (ANEXO A).

1.2.3.5. - Alambres no listados.-

Los alambres utilizados en cables concéntricos deben cumplir con los

requerimientos indicados con el siguiente criterio. Si el diámetro es mayor en

0.0254mm a un calibre listado, debe cumplir con los requerimientos del calibre

inmediato superior.

1.2.3.6. - Resistividad Eléctrica a 20 °C en CD.-

Realizando las mediciones de resistencia eléctrica en CD a 20 °C y los

cálculos, se determina la resistividad eléctrica en CD a 20 °C, cuyo valor no debe

ser superior a 0.017241 fíffim ó su equivalente en otras unidades, como se

indica en la tabla N° 29 (ANEXO A).

13

La resistencia eléctrica es medida utilizando un puente doble de Kelvin,

tomando en cuenta la temperatura ambiente a la cual se realiza la medición. Si

esta temperatura es diferente a 20°C, aplicando la siguiente formula se determina

la resistencia eléctrica en C.D. a 20°C

lir =~

Donde:

RT : Resistencia Eléctrica en C.D. a 20°C

Rt : Resistencia Eléctrica medida en C.D. a temperatura t. . [o ]

AT : Coeficiente térmico de Resistencia a 20°C = 0.00393.

T : Temperatura de referencia 20°C [°C]

t : Temperatura ambiente de la prueba. [°C]

El valor RT obtenido, se aplica en la siguiente fórmula para calcular la

resistividad volumétrica a 20 °C en CD:

RTAPv = L

Donde :

pv : Resistividad volumétrica en C.D. a 20 °C . [lí-m

RT : Resistencia Eléctrica en C.D. a 20°C. [n ]

A : Área de la sección transversal del alambre. [mrA]

L : Longitud [m]

14

1.3.- ESPECIFICACIÓN PARA CABLES CONCÉNTRICOS

DESNUDOS.

1.3.1. - ALCANCE -

Esta especificación cubre la fabricación de cables de cobre compuestos por 7,

19, 37, 61, 91, etc. hilos de diámetros y temples iguales, dispuestos alrededor de

un hilo central formando capas concéntricas de 6, 12, 18, 24 hilos aplicados

heilcoidalmente.

De acuerdo a su construcción se dividen en:

Clase A: Son conductores a ser aislados con materiales resistentes a la

humedad.

Clase B: Conductores a ser aislados con materiales como, caucho, papel,

algodón, termoplásticos con mayor grado de flexibilidad que los de Clase A.

Clase C y D: Conductores con mayor flexibilidad que los de clase B.

1.3.2. REQUERIMIENTOS FÍSICOS DE CABLES CONCÉNTRICOS

La clase, calibre, número y diámetro de alambres que forman un cable

concéntrico, se especifica en la tabla N° 2 (ANEXO A).

Los cables concéntricos que se utilizarán en los diferentes tipos de productos

terminados corresponden a la clase A y B, cuyas dimensiones y peso por unidad

de longitud se indican en la tabla N° 3 (ANEXO A).

1.3.3. REQUERIMIENTOS GENERALES

1.3.3.1. Requerimientos de alambres

Los alambres que forman estos cables deben cumplir con los requerimientos

de la especificación para alambres suaves o recocidos que se indica en el

numeral 1.2.

15

1.3.3.2. Longitud de paso de cableado

Para estos conductores, la longitud de paso de las 2 últimas capas debe estar

comprendida entre 8 y 16 veces el diámetro de la capa. Si el conductor tiene más

de 2 capas las longitudes del paso de cableado de las capas más interiores serán

a criterio del productor.

. - Dirección de cableado

La dirección de cableado de la última capa debe ser mano izquierda, y las

capas adyacentes deben ser alternadamente de dirección inversa.

1.3.3.4. Área de Sección transversal

El área de la sección transversal de un conductor cableado no debe ser

inferior al 98% del área indicada en las tablas N° 2 o 3 (ANEXO A)..

1.3.3.5. - Soldaduras. -

Para estos conductores cableados concéntricos son aceptables soldaduras en

los alambres que los conforman pero cumpliendo con la distancia mínima de 1 pie

entre 2 soldaduras en diferentes alambres.

1.3.3.6. - Elongación. -

Es aceptable chequear la elongación de alambres removidos de un conductor

ya cableado los que tienen que cumplir con lo siguiente:

El promedio de las mediciones de todos los alambres no debe ser inferior al

mínimo requerido antes de ser cableado disminuido en 5%.

Las mediciones individuales no deben ser inferiores al mínimo requerido

menos 15% y en ningún caso debe ser inferior al 5%.

La prueba de elongación en cables concéntricos completos no debe

realizarse.

16

1.4. - ESPECIFICACIÓN PARA CABLES SUNCHADOS DESNUDOS.-

1.4.1. - ALCANCE.

Esta especificación cubre la fabricación de conductores cableados

construidos con alambres de calibre entre 26 y 36 AWG dispuestos de tal manera

que un hilo no ocupa un lugar fijo en toda su longitud ni forma ninguna figura

geométrica.

Estos cables bunchados o flexibles serán utilizados en la producción de

conductores aislados para uso en control, equipos domésticos o máquinas

herramientas portátiles.

De acuerdo con el calibre y número de alambres que forman estos cables se

definen diferentes clases de construcción dando como resultado diferentes grados

de flexibilidad.

1.4.2. - REQUERIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN Y FÍSICOS

En la tabla ISI° 4 (ANEXO A) se indican las clases de construcción y los

requerimientos físicos de los cables bunchados que son utilizados mayormente.

Existen otras clases de construcción con mayor flexibilidad como M, O, P, Q que

utilizan hilos de diámetros ultrafinos que en el país ninguna fábrica los produce.

1.4.3. - REQUERIMIENTOS GENERALES

1.4.3.1. - Alambres suaves

Los alambres que forman estos cables bunchados flexibles son todos del

mismo calibre y deben cumplir con la especificación del numeral 1.2

1.4.3.2.- Dirección y longitud de paso

La Dirección de cableado será definida por el productor.

La Longitud del paso de estos conductores flexibles deben cumplir con lo

indicado en la tabla N° 4. (ANEXO A).

17

1.4.3.3.- Área de la sección transversal

El área de la sección transversal de un conductor flexible no debe ser inferior

al 98% del área especificada en la tabla N° 4. (ANEXO A).

1.4.3.4.- Empalmes -

Es aceptable realizar empalmes manuales de tal forma que no afecten las

características físicas y la procesabilidad de los conductores bunchados.

1.4.4.- OTRAS CONSTRUCCIONES -

Es facultad del productor ofrecer a los clientes otra clase de construcción,

dependiendo de la capacidad de las máquinas, pero cumpliendo con ios

requerimientos del numeral 1.4.3.

1.5. ESPECIFICACIÓN PARA ALAMBRES Y CABLES TW

1.5.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES

Tensión máxima de operación : 600V AC.

Temperatura máxima del conductor : 60 °C

Aplicaciones.-

Estos alambres y cables son de uso general para instalaciones en

residencias, edificios, locales comerciales y plantas industriales en zonas secas,

semiprotegidas y húmedas. La forma de instalación es mediante la utilización de

tubos conduit metálicos o plásticos. Los calibres comprendidos entre 14 y 8 WG

son los de mayor uso para instalaciones domésticas.

1.5.2 CONSTRUCCIÓN.-

Estos conductores están constituidos por un alambre o cable concéntrico

suave aislados con un material dieléctrico resistente a la humedad y a la llama.

1.5.3. REQUERIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN.-

1.5.3.1 Conductores.-

Los alambres y cables concéntricos a ser aislados deben cumplir con los

requerimientos indicados en los numerales 1.2 y 1.3 de acuerdo como se indica a

continuación:

Rango de calibre Tipo y temple de conductor

14-6WG Sólido suave

8 - 2000 Kcmils Concéntrico suave

1.5.3.2 A isla míen to.-

1.5.3.2.1 Materíal.-

Compuesto de cloruro de polivinilo para 60 °C de temperatura máxima del

conductor.

1.5.3.2.2 Espesores.-

Estos conductores deben ser cubiertos como mínimo con los espesores

indicados en la tabla N° 5. (ANEXO A).

1.5.4. REQUERIMIENTOS ELECTRICOS.-

1.5.4.1 Voltaje de detección de fallas.-

Esta prueba se realiza al 100% de la longitud producida debido a que el

equipo es parte de la línea de producción. Los valores de voltaje que se deben

aplicar se indican en la tabla N° 6. (ANEXO A).

1.5.4.2 Resistencia de aislamiento en agua.-

La resistencia de aislamiento debe ser medida a 15.6 °C y 60 °C y sus

valores deben ser como mínimo los indicados en la tabla N° 7 (ANEXO A).

19

1.5.4.3 Rigidez dieléctrica .-

El producto terminado sumergido en agua a temperatura ambiente por

mínimo 6 horas debe soportar, sin sufrir rotura en su aislamiento, ia aplicación por

60 seg. del voltaje indicado en la tabla N° 8. (ANEXO A).

1.5.5. REQUERIMIENTOS DE IDENTIFICACIÓN.-

En la superficie exterior se debe marcar obligatoriamente, como máximo

cada 610 mm, lo siguiente:

• Nombre del fabricante :"

• Tipo :TW.

• Calibre : "AWG ó Kcmils".

• Tensión de operación : "600V".

1.6. ESPECIFICACIÓN PARA ALAMBRES Y CABLES THW


Voltaje máximo de operación : 600V AC.

Temperatura máxima del conductor: 75 °C

Rango de calibre Tipo y temple de conductor

14-6 AWG Alambre suave

8 - 2000 Kcmils Concéntrico suave

Aplicaciones.-

Los conductores THW son diseñados para instalaciones generales

en residencias, edificios y plantas industriales. En plantas industriales

donde se generan temperaturas altas y pueden producir gases corrosivos

es recomendable el uso de este tipo de conductores.

20

1.6.2 CONSTRUCCION.-

Los conductores THW son fabricados con alambres o cables concéntricos

suaves de cobre recubiertos con material aislante resistente a la llama y a la

humedad.


1.6.3.1 Conductor desnudo.-

Los conductores dependiendo del calibre son sólidos o cables concéntricos

fabricados de acuerdo con las especificaciones de los numerales 1.2 y 1.3.

1.6.3.2 A isla mié ni o.-

1.6.3.2.1 Tipo de material.-

Compuesto de cloruro de polivinilo para 75 °C de temperatura máxima en el

conductor.

1.6.3.2.2 Espesores .-

Estos conductores, como mínimo, deben cumplir con los espesores

indicados en ia tabla N° 9 (ANEXO A).

1.6.4. REQUERIMIENTOS ELECTRICOS.-

L6.4.1 Voltaje de detección de fallas.-

Durante el proceso de aislado, al 100% de producción, se debe aplicar al

conductor el voltaje indicado en la tabla N° 6. (Anexo A), sin que se presenten

fallas en el aislamiento.

1.6.4.2 Resistencia de aislamiento en agua.-

Los conductores THW deben cumplir como mínimo con los valores de

resistencia de aislamiento indicados en la tabla 10 (ANEXO A). Las condiciones

de prueba representan las condiciones en las que estos conductores van a ser

instalados y en operación.

1.6.4.3 Rigidez Dieléctrica.-

El aislamiento debe ser capaz de soportar sin rotura, durante 60 segundos,

el voltaje AC indicado en la tabla N°8 (Anexo A). El conductor debe estar

sumergido en agua a temperatura ambiente durante 6 horas. Si el voltaje de

detección de falla fue aplicado no se debe realizar esta prueba.

1.6.5.- REQUERIMIENTOS DE IDENTIFICACIÓN.-




• Tipo : "THW"

• Calibre : "AWG o Kcmil"


1.7. ESPECIFICACIÓN PARA CABLES TTU DE 2000 V.


Tensión máxima de operación : 2000V AC entre fases.


Rango de calibres : 8 - 1000 Kcmils.

Aplicaciones:

Por su construcción estos cables sirven para sistemas sin conexión a

tierra, a ser instalados en zonas húmedas o secas. La instalación puede ser

directamente enterrados o en ductos, tuberías o bandejas. Son utilizados

generalmente para alimentación de tableros de distribución en industrias y

edificios.

22


Estos son cables concéntricos de cobre recubiertos con un aislamiento

primario y sobre éste aplicada una chaqueta de material resistente a la humedad

y retardante a la llama.

1,7.3. REQUERIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN.-


Para este tipo de conductores se utiliza cables concéntricos de cobre que

cumplen con las especificaciones señaladas en el numeral 1.3,

1.7.3.2 Aislamiento.-

L 7.3.2.1 Tipo de material.-

Para el aislamiento de estos tipos de cables se utiliza polietileno natural de

baja densidad.

1.7.3.2.2 Espesor .-

Los conductores deben ser aislados, como mínimo, con los espesores

indicados en la tabla N° 11 (ANEXO A) que corresponde a un nivel de aislamiento

de!133%.

1.7.3.3. CHAQUETA.-

1.7,3.3.1 Tipo de material.-

Compuesto de cloruro de polivinilo para una temperatura máxima en el

conductor de 75 °C.

1.7.3.3.2. Espesores

Los espesores de chaqueta, como mínimo, deben cumplir con los valores

indicados en la tabla No 12. (ANEXO A).

23

1.7.4. REQUERIMIENTOS ELÉCTRICOS.

1.7.4.1.Voltaje de detección de fallas.

En el proceso de aislado, al 100% de producción, se debe aplicar al

conductor los voltajes indicados en la tabla N° 13 (ANEXO A).

1.7.4.2.Rcsisícnciii de aislamiento.

El conductor aislado debe cumplir, como mínimo, con una resistencia de

aislamiento correspondiente a una constante dieléctrica de 10000, medida en el

conductor sumergido en agua a 15.6°C.

Si es aplicado el voltaje de detección de fallas esta prueba de resistencia

de aislamiento no es requerida.

1.7.4.3.Rigidez dieléctrica.

En producto terminado se debe aplicar, por un tiempo de 60 seg., el voltaje

indicado en tabla N° 14 (ANEXO A), sin que se produzcan fallas ni en el

aislamiento ni en la chaqueta.


En la superficie exterior de la chaqueta se debe marcar obligatoriamente,

como máximo cada 610 mm, lo siguiente:


• Tipo :"TTU".

• Calibre : "AWG o Kcmil"


1.8. ESPECIFICACIÓN PARA CONDUCTORES FLEXIBLES TFF Y

GPT.


Temperatura máxima del conductor: 60 y 75 °C

Tensión máxima de operación : 600V AC

Rango de calibre TFF 18 - 16 AWG

: GPT 14-10 AWG

Aplicaciones.-

Conductores a ser utilizados en alambrado de tableros de control, paneles

de automotores.


Cables bunchados de cobre aislados con una capa de material resistente a

la humedad y a la llama.



Conductor flexible bunchado fabricado bajo especificación del numeral 1.4.



Compuestos de cloruro de polivinilo para 60°C y 75°C de temperaturas

máximas en eí conductor respectivamente.

1.8.3.2.2 Espesor.-

Estos conductores deben cumplir, como mínimo, con los espesores

indicados en la tabla N°15 (ANEXO A).

25

1.8.4. REQUERIMIENTOS ELÉCTRICOS.

1,8.4.1.Voltaje de detección de fallas.

En el proceso de aislado, al 100% de producción, se debe aplicar un

voltaje de 6000 V.AC. sin que el material dieléctrico sufra rotura.

i .8.4.2.Resistencia de aislamiento.-

El valor medido de resistencia de aislamiento no debe ser menor a 0.762

MQ/Km, cuando el producto terminado ha sido sumergido en agua a temperatura

ambiente por mínimo 6 horas.





• Tipo ; "TFF o GPT".

• Calibre : "AWG".


1.9. ESPECIFICACIÓN PARA CORDONES PARALELOS SPT.


Temperatura máxima del conductor: 60 °C


Rango de calibre : SPT1 20 AWG

SPT2 18 AWG

SPT3 16-10 AWG

Número de conductores : 2

Aplicaciones.-

Estos conductores pueden ser utilizados para alimentación de lámparas

portátiles o colgantes, electrodomésticos y en general equipos móviles en

ambientes secos o húmedos pero no expuestos a maltrato.

26


Sobre dos conductores flexibles de cobre dispuestos paralelamente y

separados una distancia se aplica una capa integral de material aislante resistente

a (a humedad y a la llama, formando dos círculos con una depresión en el centro

para facilitar la separación de los polos, como se indica en la Figura N° 1 (ANEXO

C)



Los conductores calibre 20 y 18 serán de clase K y los de calibre 16 a 10

AWG de clase J, de acuerdo con la especificación del numeral 1.4



Compuesto de cloruro de polivinilo para una temperatura máxima de 60 °C

en el conductor.

1.9.3.2.2 Dimensiones.-

Estos conductores deben cumplir, como mínimo, con los valores de

espesor y separación entre conductores indicados en la tabla N° 16 (ANEXO A).

1.9.4. REQUERIMIENTOS ELÉCTRICOS.-


En el proceso de aislado, al 100% de producción, se debe aplicar un voltaje

de 6000 V. ACt sin que se produzcan fallas.

1.9.4.2. Resistencia de aislamiento.

Esta no debe ser inferior a 0.762 MQ/Km, medido con el producto

sumergido en agua a temperatura ambiente por 6 horas como mínimo.

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1.9.4.3. Rigidez dieléctrica.-

Este tipo de conductor debe ser capaz de soportar por 60 segundos un

voltaje de 1500 VAC sin presentar rotura en el aislamiento.

1.9.5. REQUERIMIENTOS DE IDENTIFICACIÓN.


cada 610 mm, to siguiente:

• Nombre del fabricante : "

• Tipo : "SPT1 ,SPT2, SPT3".

• Calibre :"2xAWG"


1.10. ESPECIFICACIÓN PARA ALAMBRES TF.


Temperatura máxima del conductor: : 60 °C


Rango de calibre : 18 -16 AWG

Aplicaciones.-

Instalación interior de equipos fijos de iluminación.


Conductor sólido de cobre aislados con material dieléctrico resistente a la

humedad y a la llama.


1.10.3.1 Conductor.-

Alambre sólido de cobre, que cumple con los requerimientos de ia

especificación del numeral 1.2.



Compuesto de cloruro de poiiviniio para una temperatura máxima de 60 °C

en el conductor.

1.10.3.2.2 Espesor.-

Estos alambres deben ser aislados con un espesor mínimo promedio de

0.76 mm y un espesor mínimo en un punto de 0.69 mm



Durante el proceso de aislado, al 100% de producción, se debe aplicar un

voltaje de 2000V AC sin que se produzcan fallas.

1.10.4.2 Resistencia de aislamiento.-

El conductor terminado debe cumplir con una resistencia de aislamiento no

menor a 0.762 MCI/Km.

1.JÜ.5..REQUERIMIENTOS DE IDENTIFICACIÓN.




• Tipo :"TF".

• Calibre : "AWG".


29

1.11. ESPECIFICACIÓN PARA CABLES MULTIPOLARES ST.




Rango de calibre : 18 -10 AWG. Flexibles

8-2 AWG. Concéntricos

Número de conductores : 2 o más

Aplicaciones.-

Aiímentación de máquinas herramientas y equipos portátiles en general en

zonas húmedas o secas donde hay circulación de personas y equipos con la

posibilidad de maltrato. Acometidas domiciliarias en zonas residenciales.

l.lt.2 CONSTRUCCIÓN.-

Dos o más cables cableados concéntricos o flexibles de cobre aislados con

material resistente a la humedad y a la llama, reunidos formando un núcleo y

sobre éste aplicado un relleno y una chaqueta también de material resistente a la

humedad y a la llama.

1,11.3. REQUERIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN.-

1.11.3.1 Conductor.-

Los conductores desnudos deben cumplir con los requerimientos de las

especificaciones indicadas en los numerales 1.3 y 1.4.



Compuesto de cloruro de poíivinilo para una temperatura máxima de 60 °C

en el conductor.

30

1,11.3.2.2 Espesor.-

Los conductores deben ser aislados, como mínimo, con los espesores

indicados en la tabla N°17 (ANEXO A) y para su identificación deben tener colores

diferentes de acuerdo con el siguiente código; blanco, azul, rojo, verde, amarillo,

etc.

1.11.4. REUNIDO DE CONDUCTORES.-

Los conductores aislados de acuerdo con el código de colores deben ser

reunidos con la dirección y longitud de paso indicados en la tabla N ° 18 (ANEXO

A)

1.11.5. RELLENO DE NUCLEOS.-

En núcleo de cables con calibres entre 8-2 AWG por la irregularidad de

su sección transversal, es necesario aplicar una capa de cloruro de polivinilo con

un espesor de 0.5 mm.

1.11.6. CHAQUETA.-

1.11.6.1. Tipo de material.-

Compuesto de cloruro de polivinilo para una temperatura máxima en el

conductor de 60 °C.

1.11.6.2. Espesor.-

La chaqueta debe cumplir, como mínimo, con los valores indicados en la

tabla N° 19 (ANEXO A).


1.11.7.1. Voltaje de detección de fallas.-

Durante el proceso de aislado, al 100% de producción, se debe aplicar los

voltajes indicados en la tabla N° 20 (ANEXO A), sin que el aislamiento presente

falía.

31

1.11.7.2. Resistencia de aislamiento.-

Cada uno de los conductores aislados deben cumplir con un valor de

resistencia de aislamiento no menor a 0.762 MQ/Km cuando es probado en agua

a temperatura ambiente y sumergido por no menos de 6 horas.

1.11.8. REQUERIMIENTOS MECÁNICOS.-

1.11.8.1. Esfuerzo mecánico.-

Es importante que la chaqueta de muíticonductores con unipolares de

calibres N° 16 y 14 AWG soporten una fuerza de 108.9 y 127 Kgf respectivamente

sin que los conductores se rompan.

1.11.9. REQUERIMIENTOS DE IDENTIFICACIÓN.-

Los conductores unipolares deben llevar marcado, como mínimo, en su

superficie lo siguiente:


El cable terminado debe ser marcado, como máximo cada 610 mm, con lo

siguiente:


• Tipo de conductor : "ST"

• Número de conductores :" "

• Calibre :" AWG"

• Tensión de operación : "600 V".

1.12. ESPECIFICACIÓN PARA CABLES UF


Voltaje máximo de operación : 600V AC


Rango de calibre :14 - 10 AWG.

Aplicaciones:

Estos cables por su construcción pueden ser instalados

directamente en la tierra, paredes, expuestos a! medio ambiente en lugares

húmedos, semíprotegidos o secos en presencia de materiales corrosivos.


Estos cables son conformados por dos alambres suaves de cobre aislado

con material resistente a la humedad y a la llama dispuestos paralelamente y

forrados por una chaqueta plana de color gris de material resistente a la humedad

y a la llama. Ver Figura 2 (Anexo C).

1,12,3. REQUERIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN.-

1.12.3.1 Conductores.-

Los conductores son alambres suaves que cumplen los requerimientos de

la especificación del numeral 1.2.



Compuesto de cloruro de Poiivinilo para 60 °C de temperatura máxima del

conductor.

1.12.3.2.2. Espesores.-

El aislamiento de los conductores debe cumplir, como mínimo, con las

espesores indicados en la tabla N° 5 Anexo A.

1.12.3.3. Chaqueta.-


Para protección mecánica se debe aplicar una chaqueta de compuesto de

cloruro de polivinilo para 60 °C de temperatura máxima del conductor.

1.12.3.3.2. Espesores.-

La chaqueta debe cumplir, como mínimo, con los espesores indicados en la

tabla N° 21 (Anexo A).


1.12.4.1 Voltaje de detención de fallas.-

En el proceso de aislado, al 100 % de producción, se debe aplicar un

voltaje de 7.5 KV AC al conductor.

1.12.4.2.Rigidez dieléctrica.-

Si el voltaje de detección de fallas no fue aplicado se debe realizar esta

prueba con un voltaje AC de 1500V durante 60 segundos sin que el aislamiento

sufra daño alguno.

1.12.5. REQUERIMIENTOS DE IDENTIFICACIÓN .-

El cable terminado debe ser marcado obligatoriamente, como máximo cada

610 mm, con lo siguiente:


• Número de conductores : "2".

• Calibre : " AWG".

• Tipo de conductor : "UF".

• Tensión de operación : "600 V".

CAPITULO 2.

MATERIAS PRIMAS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.

2.1 ALCANCE.-

De las especificaciones de los diferentes tipos de conductores eléctricos, que

por lo general son los que todas las fabricas nacionales producen para cubrir el

mercado de cables eléctricos aislados, tenemos que básicamente las materias

primas utilizadas son:

Alambrón de cobre electrolítico

Compuesto de cloruro de polivinito para 60°C

Compuesto de cloruro de potivinilo para 75°C

Compuesto de polietileno de baja densidad.

2.2 MATERIAL CONDUCTOR.-

Existen algunos tipos de metales con la capacidad de conducir electricidad

y cada uno tiene su aplicación dependiendo de las propiedades eléctricas, físicas

y de costos que representan.

En la Tabla N° 22 (ANEXO A) se resumen algunas de las propiedades que

poseen los diferentes materiales conductores.

Analizando la Tabla N° 22 del (Anexo A) encontramos que la plata es el

mejor conductor de electricidad con una conductividad eléctrica del 105% pero su

costo limita su uso. A continuación con muy buenas propiedades eléctricas está el

cobre que en conjunto con su bajo costo, viene a ser el metal referencia! para

conductores eléctricos y telefónicos.

El cobre es uno de los metales más antiguos conocidos por el hombre. A

partir de la introducción del telégrafo en 1837, aparece ta necesidad de

conductores eléctricos de longitudes largas.

En 1844, se descubrió que un alambre de hierro recubierto con cobre

mejoraba las características de transmisión del telégrafo, con lo que se da inicio a

la utilización de cobre para la producción de conductores eléctricos.

Anteriormente el cobre era refinado por combustión pero en la actualidad

este material es obtenido por procesos de refinación electrolíticos que

proporcionan un cobre de alta pureza y una conductividad entre 100 y 101% que

permiten cubrir toda la gama de conductores eléctricos y de telefónicos.

El alambran de cobre electrolítico dependiendo de su método de refinación,

composición y procesabilidad se divide en dos categorías: Cobre Electrolítico

Tough Pitch y cobre libre de oxígeno.

El aluminio es otro material utilizado para la fabricación de conductores

eléctricos que casi en su totalidad sirven para líneas aéreas de transmisión,

subtransmisión y distribución de energía eléctrica. Este material, como se ve en la

tabla N°22 (Anexo A), tiene una densidad de 2.703 g/cm3 que comparada con la

del cobre de 8.89 g/cm3, representa una ventaja a pesar del 61% de

conductividad que presenta para ser utilizado en líneas con vanos largos.

Para tensiones de operación máxima de 2000 V, el aluminio se utiliza para

la fabricación de cables para acometidas, residenciales o industriales, en zonas

rurales como son los dúplex, triplex y cuádruplex.

2.2.1 ESPECIFICACIÓN PARA ALAMBRÓN DE COBRE.-

2.2.1.1. Alcance.-

Esta especificación determina los requerimientos químicos, mecánicos y

físicos que debe cumplir el alambran de cobre a ser utilizado en la fabricación de


Existen dos tipos de alambrones que pueden utilizarse y estos son:

a) Alambran electrolítico Tough Pitch

b) Alambran electrolítico libre de oxígeno.

2.2.1.2. Requerimientos generales.-

Estos alambrones deben ser de una calidad y pureza tal que cumplan con

los requerimientos químicos, mecánicos y eléctricos que se indican a

continuación.

36

2.2.1.3. Requerimientos químicos.-

El alambrón de cobre debe cumplir con tos valores de contenido de cobre y

de otros elementos indicados en la Tabla N° 23 (Anexo A).

2.2.1.4 Requerimientos mecánicos y físicos.-

2.2.1.4.1. Elongación.-

El alambrón debe cumplir con un mínimo de elongación del 30%.

2.2.1.4.2. Densidad.-

Para cálculos de peso por unidad de longitud, área, entre otros parámetros,

donde interviene la densidad o peso específico, se toma el valor de 8.89 g/cm3

que corresponde al del cobre puro a 20 °C.

2.2.1.4.3. Diámetro.-

En la Tabla N° 24 (Anexo A) se indican los diámetros y las variaciones

permitidas. Generalmente el diámetro del alambrón utilizado es de 8.00 mm, y

ocasionalmente de 6.50 mm.

2.2.1.4.4. Superficie.-

El alambrón debe ser de calidad uniforme y su superficie debe ser limpia,

lisa y libre de huecos, dobleces, escamas, hendiduras, costuras, fisuras y poros.

2.2.1.4.5. Embalaje.-

El alambrón debe estar protegido contra daños por transporte y manejo;

con plástico y fijado con sunchos al palet de madera sobre el cual viene colocado

el rollo de 2000 Kg.

2.2.1.5. -Requerimientos eléctricos.-

2.2.1.5.1. Resistividad eléctrica a 20 °C.-

Para un 100% de conductividad, la resistividad eléctrica máxima en C.D. a

20°C debe ser de 0.017241 Qmm2/ m basadas en 1/58 IACS, o su equivalente en

otras unidades como se indica en la Tabla N° 29 (Anexo A).

2.3 MATERIAS PRIMAS DE AISLAMIENTO Y CHAQUETA.-

De las especificaciones de los diferentes tipos de conductores eléctricos

del capítulo anterior encontramos que las materias primas utilizadas como

aislamiento y chaqueta son:

a) Compuestos de cloruro de polivinilo para 60°C y 75°C de temperatura del

conductor.

b) Compuesto de polietileno de baja densidad.

Estos compuestos termoplásticos, al disminuir la temperatura mantienen la

forma que tomaron al ser sometidos a calor. Esta característica anterior permite

extruirlos fácilmente sin necesidad de curarlos o vulcanizarlos.

Algunas propiedades generales de estos materiales se indican en la Tabla

N°25 (Anexo A).

2.3.1 COMPUESTOS DE CLORURO DE POLIVINILO PVC.-

Los compuestos de PVC se basan en la mezcla de resina de PVC con

otros elementos como piastificantes, estabilizadores, cargas y lubricantes.

La resina de PVC fue aplicada como aislamiento de conductores eléctricos en la

década de los 50. Por su dureza y rigidez, a pesar de su fácil procesabilidad, fue

disminuido su uso en conductores eléctricos y fue necesario combinarlo con otros

químicos, obteniéndose compuestos con propiedades dieléctricas no encontradas

en otros materiales.

Variando las cantidades de los elementos se obtienen compuestos de PVC

que cubren un alto rango de temperaturas de trabajo, hasta 105°C, con

propiedades como: rigidez dieléctrica alta, constante dieléctrica baja, factor de

potencia bajo, baja absorción del agua, resistencia a la llama, aceites, químicos,

rayos solares, envejecimiento, abrasión y deformación, entre otros.

Para el aislamiento y chaqueta de los conductores eléctricos especificados

en el capítulo anterior, a continuación se indican ios requerimientos que deben

cumplir los compuestos de PVC para 60°C y 75°C de temperatura máxima del

conductor.

2.3.1.1. Especificación para compuesto de cloruro de polivinilo de 60°C.

2.3.1.1.1. Alcance.-

Esta cubre los requerimientos que debe cumplir un compuesto de cloruro

de polivinilo a ser utilizado como aislamiento de conductores eléctricos para 600V

AC y con una temperatura máxima del conductor de 60°C.

2.3.1.1.2. Propiedades físicas y eléctricas.-

En la Tabla N° 26 (Anexo A) se indican las propiedades mecánicas

mientras que en las Tablas N° 6 y 8 (Anexo A) las propiedades eléctricas que

deben cumplir los productos fabricados con este tipo de material.

2.3.1.1.3. Requerimientos físicos.-

23.1.1.3.1. Material envejecido en horno con circulación forzada de aire a una

temperatura de 100° ± 1 °C por 168 horas.-

23.1.1.3.1.1 Resistencia a la tracción.-

Este material, realizada la prueba, debe cumplir como mínimo con un valor

de 975 psi.

2.3.1.1.3.1.2 Elongación a la ruptura.-

El valor mínimo de este parámetro medido debe ser del 65%.

2.3.1.1.3.1.3 Choque térmico a alta temperatura.-

Muestras de conductores sometidas a temperatura de 121° ± 1 °C, no

deben presentar rotura o resquebrajamiento en su aislamiento.

39

2.3.1.1.3.1.4 Distorsión al calor (Deformación).-

Al realizar esta prueba el aislamiento no debe disminuir su espesor en más

del 50%.

2.3.1.1.3.2 Resistencia a la llama.-

El compuesto de PVC al ser aplicado llama, ésta se debe extinguir en

máximo 15 segundos.

2.3.1.1.3.3 Material sumergido en aceite a 70°C ± 1 °C por 4 horas.

23.1.1.3.3.1. Resistencia a la tracción.-

El valor obtenido de la prueba no debe ser inferior a 1275 psi.

2.3.1.1.3.3.2. Elongación mínima.-

Debe alcanzar por lo menos el 85%.

2.3.1.1.3.4 Doblez en frío.-

El material de muestra debe ser mantenido por una hora a temperatura de

-10°C ± 1 °C y al realizar la prueba, no debe presentar rotura alguna.

2.3.1.1.3.5 Absorción acelerada de agua.-

Este compuesto de PVC debe absorber agua como máximo 31g/m2.

2.3.1.1.4. Requerimientos eléctricos.-

Las pruebas eléctricas en productos aislados con este material se deben

realizar en e! siguiente orden: rigidez dieléctrica a voltaje AC, resistencia de

aislamiento y rigidez dieléctrica a voltaje C.D.

2.3.1.1.4.1 Rigidez dieléctrica.-

El compuesto de PVC en productos terminados debe ser capaz de

soportar, sin presentar rotura, la aplicación de los voltajes AC indicados en la

Tabla N° 8 (Anexo A) de acuerdo al calibre.

40

2.3.1.1.4.2 Resistencia de aislamiento.-

Este material, en productos terminados, debe cumplir por lo menos con ta

resistencia de aislamiento a 15.6 °C correspondiente a una constante dieléctrica

de 500.

2.3.1.1.5 Requerimiento para proveedores.-

El material debe venir en peléis con dimensiones uniformes de 2 ó 3 mm

de diámetro por 2 mm de largo y empacados en fundas tejidas de polipropileno

con un peso unitario de 25 Kg.

2.3.1.1.6 Requerimientos de temperatura de operación.-

La extrusión de este producto se realiza con un perfil de temperatura de

entre 140-170°C.

2.3.1.2. Especificación para compuesto de cloruro de poiivinüo de75°C.

2.3.1.2.1. Alcance.-

Esta cubre los requerimientos que debe cumplir un compuesto de cloruro

de polivinilo a ser utilizado como aislamiento de conductores eléctricos para 600V

AC y con una temperatura máxima del conductor de 75°C.


En la Tablas N° 6 y 8 (Anexo A) se indican las propiedades eléctricas de los

productos fabricados con este material y en la Tabla N° 26 (Anexo A) las

propiedades mecánicas.


2.3.1.2.3.1. Material envejecido en horno con circulación forzada de aire a una


2.3.1.2.3.1.1 Resistencia a la tracción.-

Este material, realizada la prueba, debe cumplir como mínimo con un valor

de 1600 psi.

-II


El valor mínimo de este parámetro medido debe ser del 75% del valor

indicado en la Tabla N°26 (Anexo A).

2.3.1.2.3.1.3 Choque térmico a alta temperatura.-

Muestras a temperatura de 121° ± 1 °C que son sometidas a esta prueba,

no deben presentar rotura o resquebrajamiento en el aislamiento.

2.3.1.2.3.1.4 Distorsión ai calor (Deformación).-

Al realizar esta prueba el aislamiento no debe disminuir su espesor en más

de! 25%.

2.3.1.2.3.2 Resistencia a la llama.-

El compuesto de PVC al ser aplicado a la llama, esta se debe extinguir en

máximo 15 segundos.

2.3.1.2.3.3 Material sumergido en aceite a 70°C ± 1 °C por 4 horas.

2.3.1.2.3.3.1. Resistencia a la tracción.-

Este parámetro no debe ser inferior a 1700 psi.

2.3.1.2.3.3.2. Elongación mínima.-

Debe alcanzar por lo menos el 85% del valor indicado en la Tabla N°26 del

Anexo A.

2.3.1.2.3.4 Doblez en frío.-

El material de la muestra debe ser mantenido por una hora a temperatura

de -10°C ± 1 °C y al realizar la prueba, no debe presentar rotura alguna.

2.3.1.2.3.5 Absorción acelerada de agua.-

Este compuesto de PVC debe absorber agua como máximo 31g/m2.

42


Las pruebas eléctricas en productos aislados con este material se deben

realizar en el siguiente orden: rigidez dieléctrica a voltaje AC y resistencia de

aislamiento.


EI compuesto de PVC en productos terminados debe ser capaz de

soportar, sin presentar rotura, la aplicación de voltajes AC indicados en ía Tabla

N° 8 (Anexo A).

23.1.2.4.2 Resistencia de aislamiento.-

Este material, en productos terminados, debe cumplir por lo menos con la

resistencia de aislamiento a 15.6 °C correspondiente a una constante dieléctrica

de 2000.


El material debe venir en pelets con dimensiones uniformes de 2 ó 3 mm

de diámetro por 2 mm de largo y empacados en fundas tejidas de poiietileno con

un peso unitario de 25 Kg.


La extrusión de este producto se realiza con un perfil de temperatura

comprendido entre 140 y 170°C.

2.3.2 POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PE-BD).-

Este material se utiliza para conductores eléctricos con un voltaje de

operación máxima de 2000V, 75°C de temperatura en el conductor e instalación

directamente a tierra en lugares húmedos, semiprotegidos o secos.

El compuesto de polietileno de baja densidad presenta excelentes

propiedades dieléctricas como alta resistividad a corrientes continua y alterna, alta

rigidez dieléctrica, baja constante dieléctrica, bajo factor de potencia, alta

resistencia de aislamiento que permiten su uso en la fabricación, en algunos

casos, de cables de alta tensión.

Mecánicamente el PE-BD es un material con alto grado de: resistencia a la

tracción, elongación, resistencia a la abrasión, flexibilidad en frío, resistencia a

químicos y oxidación. Además este material es liviano, inodoro, su absorción de

agua es baja y su proceso de aplicación es relativamente simple.

Una desventaja es el tiempo de extinción de la llama, que es alto con

relación al del compuesto de cloruro de polivinilo. Esta propiedad se la puede

controlar con aditivos pero a costa de ciertas propiedades físicas y eléctricas. Por

esto a cables aislados con polietileno es necesario protegerlos con una chaqueta

de material resistente a la llama. En la Tabla N°28 (Anexo A) se indican valores

típicos de ciertas propiedades de un PE-BD.

2.3.2.1 Especificación para polietileno de aislamiento.

2.3.2.1.1. Alcance.-

Esta cubre los requerimientos que debe cumplir un polietileno a ser

utilizado como aislamiento primario de conductores eléctricos para 2ÜOOV AC y

con una temperatura máxima del conductor de 75°C.


En las Tablas N° 27, 13 y 14 (Anexo A) se indican, respectivamente, las

propiedades físicas del material y las propiedades eléctricas que deben cumplir

los productos aislados con este material.


2.3.2.1.3.1. Material envejecido en horno con circulación forzada de aire a una


44

2.3.2.1.3.1.1 Resistencia a la tracción.-

Este material, realizada la prueba, debe cumplir como mínimo un valor de

1050psi.


El valor mínimo de este parámetro medido debe ser 265%.


Los productos aislados con este material deben cumplir con los

requerimientos de rigidez dieléctrica y resistencia de aislamiento.


Los productos aislados con PE-BD deben soportar, sin presentar rotura en

el aislamiento, por cinco minutos ta aplicación de los voltajes AC indicados en la

Tabla N° 14 (Anexo A) de acuerdo al calibre.

2.3.2.1.4.2 Resistencia de aislamiento.-

El valor medido debe ser igual o mayor que el correspondiente a una

constante dieléctrica de 50000 medido a 15.6 °C de temperatura de agua en la

cual se mantiene sumergida la muestra por 6 horas.


El material de importación viene en pelets con dimensiones uniformes y

empacado en fundas de polietileno con 25 Kg. de peso o en recipientes de 1000

Kg.


Este material debe ser extruido con un perfil comprendido entre 170 -200°C.

45

PROCESOS DE PRODUCCIÓN, MAQUINAS Y OTROS.

3.1. ALCANCE -

En la fabricación de conductores eléctricos las materias primas pasan por

diferentes etapas, que se denominan procesos de producción, hasta convertirse

en productos terminados.

Los procesos de producción en la fabricación de conductores eléctricos

son: trefilación, aislado, reunido, chaqueta, y fraccionamiento. En el diagrama de

flujo de la figura N° 3.1.1, se indican los procesos de fabricación para cada tipo de

conductor. Cada uno de éstos son desarrollados en líneas de producción

constituidas por equipos y suministros que cumplen funciones específicas.

Este capítulo tratará los aspectos relacionados con cada uno de los

procesos de producción y serán desarrollados con la misma secuencia indicada

en el diagrama de flujo.

3.2. TREFILACIÓN.-

3.2.1 GENERALIDADES.-

Este proceso de producción es la reducción del diámetro del alambre por

el paso forzado a través de un número de dados sin producir desperdicio.

Lo anterior quiere decir que el volumen de entrada al dado es el mismo que

eí de salida. Esto se representa con lo siguiente:

Ve =Vs (1)

De2 x Le = Ds2 x Ls (2)

ALAMBRON DECOBRE

Recocido

Cableado

Fraccionamiento

TW, THWCableados

TTrefilación Fina

Recocido

Rnnchfldo

Reunido

Chaqueta

Trefilación Intermedia

TTU,multipolares

Recocido

Figura 3.1.1. Diagrama de flujo de los procesos de producción.

47

Donde:

Ve = Volumen de entrada

Vs = Volumen de salida

De = Diámetro de entrada

Ds = Diámetro de salida

Le = Longitud de entrada

Ls = Longitud de salida

Dado que el diámetro de salida es menor al diámetro de entrada, para que

el volumen del material se mantenga, la longitud de salida debe incrementarse y

esto es lo que se conoce por elongación, que se define como :

Le )

^-l]*100 (4)-i i * *

Donde:

E = Porcentaje de elongación.

Al disminuir el diámetro del alambre también el área de la sección transversal se

reduce y tenemos las siguientes relaciones:

( AP- A «AV A= *™ *1QO (5)

V Ae J

Donde:VA = Porcentaje de reducción del área.

Ae = Área transversal del alambre de entrada.

As = Área transversal del alambre de salida.

El paso forzado del alambre a través del dado se realiza mediante

tensión proporcionada por una polea giratoria (capstan) como se indica en la

Figura N° 3 (ANEXO C).

La velocidad de salida del alambre se define por medio de la siguiente

relación:

(7)lOO

Y fa velocidad del alambre de entrada se obtiene por medio de la

siguiente relación:

I(8)

100

Donde:

(Je = Velocidad del alambre de entrada

Us = Velocidad del alambre de salida

Es = Porcentaje de elongación del alambre

3.2.2.- LÍNEA DE TREFILACIÓN.-

El proceso de trefilación de alambres de cobre se realiza en una línea de

producción conformada básicamente por los siguientes elementos:

1. Desembobinador

2. Trefiladora

3. Embobinador.

Las características y funciones se indican a continuación:

3.2.2.1. Desembobinador.-

Es el equipo en el que se carga el alambre a ser alimentado hacia ta

trefiladora. Este puede tener diferentes formas según como el material venga

presentado.

El alambren viene empacado de fabrica en rollos de 2000 Kg. con un

diámetro entre 1.20 - 2.00 m y un alto de 40 - 60 cm, para alimentar a la

trefiladora, se utiliza como desembobinador una campana que evita que se

produzca dobleces y roturas del alambran.

Cuando el alambre a trefilar está en bobinas o carretos se utiliza

portacarretos equipados con frenos que mantienen el alambre con tensión,

evitando que el alambre se rompa por dobleces o tempíones.

3.2.2.2.- Trefíladora.-

Esta parte de la línea de trefilación es en donde ei proceso se lleva a cabo.

Las trefiladoras pueden ser de 1 ó más pasos de trefilación. A las de un paso las

llamamos monobloques las cuales en la actualidad resultan ineficientes a pesar

de su mayor porcentaje de reducción de área.

En las trefiladoras con más de un paso, a cada uno de éstos, le

corresponde un capstan, los que pueden ser distribuidos tanto en línea, donde

cada uno es controlado por un eje, como distribuidos cónicamente donde más de

un capstan son montados en un mismo eje. Estas distribuciones se indican en las

Figuras N° 5 y 6 (ANEXO C) respectivamente.

Las trefiladoras para cobre, generalmente, vienen diseñadas para una

reducción de área del 20.6% por paso que representa un 26% de elongación. La

capacidad de trefilación depende del número de pasos y de la velocidad del último

capstan. Esta velocidad y otras consideraciones permiten definir los parámetros

de control de proceso como son: estándares de producción, eficiencia,

rendimiento, etc.

Dependiendo del rango de diámetros que pueden producir, las trefiladoras

se dividen en gruesas, intermedias, finas y ultrafinas, las cuales se indican en la

siguiente tabla:

TABLA N° 3.2.1. RANGOS DE TREFILACIÓN.

TREFILADORA

Gruesa

Intermedia

Fina

Ultrafina

RANGO DE DIÁMETROS

MÍNIMO

mm

1.30

0.40

0.36

MÁXIMO

mm

4.11

1.29

0.15

< 0.15

3.2.2.2.1 Trefiladora Gruesa.-

Estos son equipos que procesan alambrón de cobre de 8.00 mm (5/16") para

obtener alambres con diámetros de hasta 1.30 mm.

En estas trefiladoras gruesas los capstans son de diámetros iguales y

distribuidos linealmente con velocidades angulares diferentes. Antes de cada

capstan, centrado con éste se encuentra un portadados.

El conjunto de capstans, a excepción del último, portadados, dados y alambre

se deben mantener sumergidos en una solución lubricante.

Para calcular la velocidad del alambre después de un dado utilizamos la

fórmula 7.

A partir de la velocidad final de la trefiladora podemos determinar la

velocidad de entrada del alambrón o alimentación mediante la siguiente fórmula:

— TJf * \ E2}.

1 a 1 _) *

loo J v 100; loo

(9)

Donde:

Ue = Velocidad de entrada de alimentación

Uf = Velocidad de salida del alambre

E1 = % elongación en dado 1

En = % elongación en dado n

Si tomamos en cuenta que la elongación o reducción de área es igual

en todos los dados de la línea tenemos:

Ue^Uf (10)

100 J

Donde:

Uf = Velocidad de salida del alambre

n = número de pasos o dados.

La velocidad lineal de la superficie de rozamiento de un capstan se obtiene

con la siguiente fórmula:

Uc = x*Dc*RPM (11)

Donde

Uc = Velocidad lineal del capstan

De = Diámetro de la superficie de rozamiento del capstan

RPM = Velocidad angular del eje del capstan

La variación entre las velocidades del capstan y del alambre se

denomina deslizamiento o patinaje que porcentualmente se calcula con la

siguiente relación:

Donde

S = Porcentaje de deslizamiento

Ua = Velocidad de salida del alambre.

Las trefiladoras idealmente deben trabajar con un deslizamiento S de O que

significa que exactamente las velocidades lineales del capstan y del alambre

deben ser iguales, lo que es imposible llegar a obtener. Siempre va a existir un

deslizamiento que se lo compensa variando el número de vueltas que el alambre

tiene en cada uno de los capstans.

52

3.2.2.2.2. Trefiladora intermedia y fina

Los capstans de estas máquinas, generalmente, están distribuidos en 4

ejes con diferentes velocidades angulares formando 2 zonas de trefilación y un

capstan a la salida de la trefiladora.

Dependiendo del número de pasos de trefilación, en cada uno de los ejes,

están montados 3 ó 4 capstans. Las fórmulas anteriores son aplicables también a

estas trefiladoras.

Igual que en la anterior trefiladora, antes de cada capstan se ubica un

portadado y el conjunto va sumergido o bañado en gran cantidad de solución de

trefilación. E! número de pasos de trefilación pueden ser 13 ó 17.

3.2.2.3. Embobinador.-

El alambre que sale de la trefiladora es recogido en carretes metálicos de

diferentes diámetros que dependen del calibre y del tipo de máquina.

La coordinación entre la velocidad de la trefiladora y la del embobinador es

controlada mediante un potenciómetro que funciona con la tensión del alambre

entre estas dos partes de una línea de trefilación.

3.2.2.4. Otros elementos.-

3.2.2.4.1. Dados de trefilación.-

La reducción del diámetro se lleva a cabo en el dado de trefilación que es

un elemento compuesto por un inserto de material de dureza alta y con un

coeficiente de fricción bajo, además de una geometría especial, como se indica en

fa Figura N° 7 (Anexo C). Este inserto es ensamblado en una cubierta de acero

común.

Los materiales del inserto para trefilación de cobre, son carburo de

tungsteno, diamante natural o diamante sintético, cada uno de éstos con

propiedades específicas. Por sus características los dados con inserto de carburo

de tungsteno son los de menor producción así como de bajo costo. Los dados con

inserto de diamante sintético, que son los más actuales, tanto su producción como

su costo son muy altos.

Con el porcentaje de reducción de área, utilizando la fórmula N° 6, se

definen una secuencia de dados de trefilación como se indica a continuación:

PASOS

Diámetro

Diámetro

mils

mm

1

256

6.497

2

228

5.789

3

203

5.159

4

181

4.597

5

161

4.096

6

144

3.650

7

128

3.252

8

114

2.898

9

102

2.582

10

91

2.301

11

81

2.050

Comparando estos datos con los de la tabla N°1 (Anexo A) se observa que

las diferencias son mínimas, por lo que ésta última tabla se utiliza también como

secuencia de dados para trefilar cualquier calibre de alambre listado. Para

alambres no listados en la tabla N°1 (Anexo A), se calcula la secuencia de dados

aplicando la fórmula N° 6 como en ia tabla anterior.

En los dados de trefilación, para que su operación y rendimiento sean los

mejores, la superficie de contacto con el alambre debe tener una geometría como

la que se indica en la Figura N° 7 (ANEXO C) donde los ángulos de entrada,

aproximación reducción y salida y la longitud del cilindro son muy importantes.

3.2.2.4.2. Lubricante de trefilación.-

El paso forzado del alambrón por los dados y por los capstans, produce

calentamiento y desgaste de las partes en contacto con éste. Para ayudar en el

proceso se utiliza una emulsión inundando o bañando totalmente el alambre,

capstans, dados, poríadados, etc.

Esta emulsión se consigue mezclando un fluido sintético soluble con agua,

en porcentajes de concentración de 8 - 10, 5 - 7 y 3 - 5% para trefilación gruesa,

intermedia y fina respectivamente.

54

En trefilación de cobre esta emulsión sirve como lubricante para reducir el

coeficiente de fricción del alambre, dados y capstans, remover calor y partículas

sólidas de cobre generadas en el cilindro del dado.

Por esto es necesario mantener esta emulsión en las mejores condiciones

para lo cual se debe filtrar y controlar sus condiciones realizando las pruebas

indispensables como son la de pH, porcentaje de contenido de sólidos,

temperatura de operación, porcentaje de concentración, entre otras.

La alimentación de los elementos de trefilación se realiza mediante una

bomba controlada individualmente. Cada trefiladora viene equipada con su propio

tanque para la solución de trefilación, pero por razones de mantenimiento y

conservación de sus características, se la almacena en otro, construido para el

efecto con su propio diseño y equipado con bombas de succión separadas. La

relación entre el volumen y la potencia del motor es de 10 galones por cada HP.

3.2.2.4.3. Capstans.-

Estos, por las fuerzas que soporta su banda de rozamiento, deben ser de

materiales resistentes a la abrasión y su coeficiente de fricción bajo, por lo que

normalmente son fabricados con anillos de cerámica.

3.2.2.5. Control en proceso.-

Durante el proceso de trefilación se deben realizar las mediciones de

diámetro y elongación, para verificar que cumplan con las tolerancias permitidas

que se indican en la tabla N° 3.2.1

55

Tabla 3.2.1 TOLERANCIAS PERMITIDAS DE DIÁMETRO.

DiámetroMínimo

mm6,4795,7695,1374,5754,3734,0743J933,6493,6283,4683,4123,2193,2313,2013,1612,9222,8842,8792,8772,8362,7892,6932,6532,6152.5622,4942,4492,4472,3642,2822,2632.1052,0672,0321,9411.8731.8101,6121,5391,4361,2781,222

DiámetroNominal

mm6,5445,8275,1894,6214,4174,1153,9323,6863,6653,5033,4473¿5J3,2643,2333,1932,9512,9132,9082¿062,8652,8172,7202,6802,6422,5882,5202,4742,47 12,3882,3052.2X62.1262,0882,0531.961L8921.8281,6281,5541,4501.2911.234

DiámetroMáximo

mm6,6095,8855.24J4,6674,4614,1563,9713,7223,7023,5383,4813,2843,2973,2663,2252,9812.9432,9372,9352,8942,8452,7482,7062,6682,6142,5452,4992,4962,4112,3282,3092,1472,1092,0741.9X0

1,9111.8461,6441,5701.4651,3041,247

Elongación

%3030303030303030303030303030303030

__ 3030303030303025252525

2525252525252525252525252525

Tabla 3.2.1 TOLERANCIAS PERMITIDAS DE DIÁMETRO. (Continuación)

DiámetroMínimo

mm1,1391,0140,9030,8040,7160.6380,5670,5060,4500,4010,3570,3180,2830,2520,2250,2000,1780,1580,1420,126

DiámetroNominal

mm1,1501,0240,9120,8120,7230,6440,5730,5110,4550,4050,36]0,3210,2860,2550,2270,2020,1800,1600,1430,127

DiámetroMáximo

mm1,1621,0340,9210,8200,7300,6500,5790,5160,4600,4090,3650,3240,2890,2580,2290,2040,1820,1620,1440,128

Elongación

%2525252525252520202020202015151515151515

57

3.3 RECOCIDO.-

Es el proceso por el cual el alambre duro de cobre, que las trefiladoras

proveen, cambia a uno dúctil, maleable y dócil a la formación de otro tipo de

conductor o ayuda para la instalación de conductores sólidos.

El recocido consiste en colocar una cantidad de cobre (aproximadamente

700 Kg.) en un recipiente hueco (pote) el cual es sellado herméticamente por una

tapa. Mediante una bomba de vacío y una válvula conectada en la tapa, se

absorbe totalmente el aire existente al interior del pote dejando el cobre en una

atmósfera libre de oxígeno y de otros gases (vacío).

Para asegurar que no exista oxígeno y el cobre mantenga totalmente su

color, se puede utilizar nitrógeno puro que se lo inyecta una vez realizado el vacío

del pote cargado.

Este pote sellado es introducido en un horno calentado mediante

resistencias eléctricas hasta alcanzar temperaturas entre 400 - 500 °C. El pote es

mantenido a esa temperatura por un tiempo determinado de acuerdo al calibre y

al tipo de empaque del alambre. Los tiempos normalmente varían entre 2 y 3.5

horas.

Cumplido ese tiempo el pote es extraído del horno y se lo deja reposar, a

temperatura ambiente, por un tiempo determinado que, por experiencia, fluctúa

entre 12 a 16 horas.

Luego de cumplido el tiempo de reposo el material es extraído y se lo

mantiene en reposo hasta que alcance la temperatura del ambiente, para luego

ser utilizado en los siguientes procesos.

En muestras de alambre recocido de ésta manera, se realizan las pruebas

requeridas por la especificación para alambres suaves desnudos; en especial la

elongación. Este alambre debe estar libre de impurezas como oxidación, carbón,

etc.

58

Si el cobre es extraído de los potes antes de cumplir con el tiempo mínimo

de reposo la temperatura de éste es demasiado alta y se produce un choque con

la temperatura ambiente que cambia la coloración y las características mecánicas

del cobre, dando una elongación inferior a la mínima requerida en la tabla 3.2.1.

Los tiempos de recocido son obtenidos de las pruebas realizadas en

producciones a diferentes condiciones. Si el tiempo es mayor, hasta en un 50%

del definido, las condiciones mecánicas no varían, pero si el tiempo es mucho

mayor, el cobre cambia totalmente sus características hasta resultar en un

material quebradizo, sin elongación y que no es útil para producción de


Otra forma de recocer el alambre es mediante la incorporación a la línea

de trefilado, en serie con la trefiladora, un equipo de recocido continuo, que

cumple dicha función mediante la inducción de corriente en el alambre a través de

poleas de material conductor por las que el alambre es enhebrado.

El uso de este recocido continuo proporciona muchas ventajas con

respecto al recocido en horno como son: asegurar la calidad del alambre,

disminuir tiempos de operación y ahorro de energía eléctrica.

La calidad del alambre se mejora por la uniformidad del recocido y color en

toda su longitud. La disminución de tiempos de operación es total ya que se

ahorra el tiempo destinado al horno y la disponibilidad inmediata de alambre

suave para ios siguientes procesos.

El tiempo de preparación del proceso hasta que el pote alcance la

temperatura del horno, representa energía perdida, así como el calor disipado al

ambiente.

59

3.3.1 CONTROL DEL RECOCIDO.-

Los tiempos y temperaturas necesarias para recocer los diferentes

diámetros de alambres de cobre, para cumplir con los requisitos de la

especificación del numeral 1.2., se indican en la tabla 3.2.2.

TABLA 3.2.2. Control de recocido.

TIEMPOS DE RECOCIDO

Homo Eléctrico

Calibre

AWG

28-30

26-22

18-8

6-4

Tipo de

Empaque

Carrete

Carrete

Carreto

Carreto

Tiempo

Horas

2

3

3

3.5

3.4. CABLEADO

El proceso de cableado es la etapa de producción tanto de cables

desnudos concéntricos y flexibles como de conductores aislados ensamblados

para formar un núcleo de cables multipolares.

3.4.1 LÍNEA DE CABLEADO.-

Básicamente una línea de cableado está compuesta por: desembobinador,

cableadora, capstan y embobinador. Dependiendo del tipo de cable a fabricarse ia

disposición de estas partes difieren por lo que las líneas serán tratadas

separadamente.

3.4.1.1 Linea de cableado concéntrico.-

Esta línea está formada por: embobinador simple, cableadora con

desembobinadores interiores, capstan de doble polea y embobinador simple como

se indica en la Figura N° 8 (ANEXO C).

60

3.4.1.1.1 Desembo binador simplc.-

Tipo portacarreto con freno para control de tensión del alambre o cable

semiprocesado sobre el cual serán aplicadas una o más capas de alambres.

3.4.1.1.2 Cableadora.-

Para cables concéntricos existen algunos tipos de cableadoras que,

dependiendo de su capacidad, se utilizan:

3.4.1.1.2.1 Cableadoras tubulares.-

Son máquinas de alta velocidad, entre 600 y 1200 RPM, utilizadas para la

producción de cables de 7 hilos y 19 hilos en 1 y 2 pasos respectivamente. Su

construcción es de un tubo cilindrico giratorio dividido en 6 ó 12 secciones, cada

una de las cuales tiene una cuna interior basculante en las que son montados los

carretos con alambre.

Todos los alambres son enhebrados por el tubo a través de poleas y guías

específicas para cada cuna y para el alambre central, hasta llegar a la salida de la

cableadora donde son distribuidos en un disco de acuerdo a la disposición que

deben tener los hilos en un cable concéntrico. Luego del disco, son unidos los

alambres en un dado formador con dimensiones adecuadas al calibre del cable,

como se indican en la tabla N° 3,4,1.

61

TABLA 3.4. L- CARACTERÍSTICAS DE CONSTRUCCIÓN

CABLES CONCÉNTRICOS

CALIBRE

AWG/Kcmils

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

4/0

250

300

350

400

500

600

CONSTRUCCIÓN

NUMERO

DE HILOS

#

7

7

7

7

7

12

7

12

7

12

7

12

7

12

18

7

12

18

7

12

18

7

12

18

7

12

18

7

12

18

24

DIÁMETRO

DE HILOS

mils

48.6

61.2

77.2

97.4

74.5

74.5

83.7

83.7

94.0

94.0

105.5

105.5

82.2

82.2

82.2

90.0

90.0

90.0

97.3

97.3

97.3

104.0

104.0

104.0

116.2

116.2

116.2

99.2

99.2

99.2

99.2

PARÁMETROS DE PRODUCCIÓN

DIÁMETRO

DECAPA

mm

3,70

4,66

5,88

7,42

5,68

9,46

6,38

10,63

7,16

11,94

8,04

13,40

6,26

10,44

14,62

6,86

11,43

16,00

7,4112,36

17,30

7,92

13,21

18,498,85

14,76

20,66

7,56

12,6017,6422,68

DIÁMETRO

DE DADO

mm

3,78

4,76

6,00

7,57

5,79

9,65

6,51

10,84

7,31

12,18

8,20

13,67

6,39

10,65

14,91

7,00

11,66

16,32

7,56

12,60

17,65

8,08

13,47

18,869,03

15,0521,07

7,7112,85

17,9923,13

LONGITUD

DE PASO

mm

59,25

74,62

94,12

118,75

90,83

151,38

102,05

170,08

114,60

191,01

128,63

214,38

100,22

167,03

233,84

109,73

182,88

256,03

118,63

197,71

276,80

126,80

211,33

295,86141,67

236,12

330,57

120,94

201,57

282,20362,83

DIRECCIÓN

I

I

I

í

D

I

D

I

D

I

D

I

I

D

I

I

D

I

I

D

I

I

D

I

I

D

I

D

1

D

I

62

TABLA 3.4.1.- CARACTERÍSTICAS DE CONSTRUCCIÓN

CABLES CONCÉNTRICOS (Continuación)

CALIBRE

AWG/Kcmils

700

750

800

1000

CONSTRUCCIÓN

NUMERO

DE HILOS

#

7

12

18

24

7

12

18

24

7

12

18

24

7

12

18

24

DIÁMETRO

DE HILOS

mils

107.1

107.1

107.1

107.1

110.9

110.9

110.9

110.9

114.5

114.5

114.5

114.5

128.0

128.0

128.0

128.0


DIÁMETRO

DECAPA

rnm

8,1613,6019,0424,488,4514,0819,7225,35

8,7214,5420,36

26,179,7516,2622,76

29,26

DIÁMETRO

DE DADO

mm

8,3213,8719,4224,97

8,6214,3720,1125,86

8,9014,8320,77

26,709,9516,5823,2129,85

LONGITUD

DE PASO

Mm

130,58

217,63304,68391,73

135,21

225,35

315,49405,63

139,60232,66

325,73418,80156,06260,10

364,13468,17

DIRECCIÓN

D

I

D

1

D

I

D

I

D

I

D

I

D

I

D

I

3.4.1.1.2.2 Cableadoras rígidas.-

Estas son máquinas de velocidades bajas, 200 RPM como máximo, por su

capacidad de carga. Normalmente estas son máquinas para fabricar cables de 37

o más hilos en un solo paso. Como estos tipos de cables están formado por

capas de alambres con pasos y direcciones de cableado diferentes, éstas

máquinas son divididas en secciones o cabezales que giran alternadamente, cada

una de las cuales aplican una capa. Igual que en las cableadoras tubulares los

alambres son distribuidos y unidos por medio de un disco distribuidor y un dado

formador a la salida de cada cabezal.

63

En estas máquinas los carretas con alambre son montados en ejes

giratorios sujetos a los cabezales de cada sección y regulada ta tensión mediante

frenos mecánicos. En la figura N° 9 (ANEXO C) se indica una cabieadora de este

tipo.

3.4.1.1.2.3 Cabieadora planetaria.-

Estas son cableadoras que funcionan igual a la anterior, la mayor diferencia

es que los carretes alimentadores están montados en cunas basculantes o ejes

basculantes que hacen que los carretos se mantengan equilibrados a pesar que el

cabezal gira.

3.4.1.1.3 Capstan.-

Esta parte de la línea es la que da movimiento lineal al cable formado en el

dado. Consta de dos poleas ranuradas, una de las cuales, gira libremente y la

otra es controlada por el giro de! motor principal.

El giro y la dirección de los cabezales de la cabieadora y del capstan son

controlados por un motor principal que mediante engranajes coordina sus

velocidades para obtener la longitud de paso deseada.

Para calcular la velocidad del cable se utiliza la siguiente fórmula:

= RPM*Lp (13)

Donde: Ucc = Velocidad lineal del cable.

RPM = Revoluciones por minuto de la cabieadora.

Lp = Longitud de paso de la capa.

La velocidad del cable es muy importante conocer para determinar los

estándares de producción que son de utilidad para controlar las condiciones de

operación, planificar la producción y ayudar en el cálculo de costos de este

proceso.

64

3.4.1.1.4 Embobinador.-

Es el elemento de la línea que recoge el cable en carretes con velocidades

y tensión controladas por un motor eléctrico de velocidad variable, al cual es

acoplado un embrague que puede ser mecánico o eléctrico, además para

distribuir uniformemente el cable en el ancho interior del carreto, está equipado

con un sistema de guiado controlado por el mismo motor y sistema de

transmisión.

3.4.1.2 Línea de bunchado.-

La fabricación de conductores flexibles se realiza mediante una línea

compuesta por: desembobinador múltiple, cableadora, capstan multipaso y

embobinador.

3.4.1.2.1 Desembobinador.-

La alimentación de la cableadora se la realiza mediante estantes (Pay-off)

múltiples para carretes giratorios o fijos. En carretos giratorios la tensión del

alambre es controlada mediante frenos mecánicos aplicados al eje.

Para estantes con carretos fijos la alimentación y la tensión del alambre se

controla mediante un volante giratorio y un disco fijo ubicados axialmente delante

del carreto.

3.4.1.2.2 Cableadora.-

Los alambres son distribuidos mediante un disco ubicado a la entrada de la

cableadora que luego son reunidos por medio de un dado formador y enhebrado a

través de un arco giratorio que puede ser metálico o de fibra de vidrio.

Estas máquinas son de simple o doble torsión, esto significa que por cada

revolución del arco un alambre completa 1 o 2 ciclos helicoidales y la velocidad

angular generalmente es de 800 - 1200 RPMs, La longitud del paso de cableado

se obtiene mediante juegos de piñones que coordinan la velocidad de la

cableadora y el capstan.

65

3.4.1.2.3 Capstan.-

Esta parte de la línea hace que el alambre corra longitudinalmente con

cierta velocidad y es del tipo de múltiples pasos.

3.4.1.2.4 Embobinador.-

Dentro de los arcos está ubicado el embobinador que consiste de una cuna

basculante donde el carreto recoge al conductor flexible controlando su tensión

por medio de un embrague mecánico.

El conjunto de cableadora, capstan y embobinador forman un solo cuerpo

controlado por un motor eléctrico de velocidad variable y un sistema de

transmisión por bandas y engranajes.

La velocidad del alambre se calcula mediante la siguiente fórmula:

= RPM*Ní*Lp (14)

Donde:

Ucf = Velocidad del alambre

RPM = Velocidad angular de ia cableadora

Nt = Número de torsiones por revolución

Lp = Longitud de paso.

Esta velocidad del alambre permite calcular los parámetros de control como

estándares de producción, eficiencia y rendimiento de la línea.

3.4.2 CONTROL EN PROCESO.-

En este proceso de cableado se deben controlar que los productos

cumplan con los parámetros indicados en las tablas N° 3.4. 1 y 3.4.2 que

respectivamente corresponden a cables concéntricos y bunchados.

66

TABLA 3.4.2.- CARACTERÍSTICAS DE CONSTRUCCIÓN

CABLES SUNCHADOS (Flexibles)

CALIBRE

AWG

22

20

18

16

14

12

10

CONSTRUCCIÓN

NÚMERO

DE HILOS

#

4

7

10

16

26

41

65

DIÁMETRO

DE HILOS

Mils

0.254

0.254

0.254

0.320

0.320

0.320

0.320


DIÁMETRO DE

CAPA

mm

0.811.001.291.622.052.593.26

LONGITUD

DE PASO

mm

20.3025.4025.4031.8041.2050.8063.50

DIRECCIÓN

I

I

I

I

I

I

I

3.5. AISLADO.-

Es el proceso de aplicación continua de material dieléctrico directamente

sobre la superficie deí conductor de cobre. Los materiales que se utilizan, según

las especificaciones de los diferentes tipos de conductores, son compuestos de

cloruro de polivinilo para 60°C y 75°C y polietileno de baja densidad.

A este proceso de aplicación continua se conoce como extrusión, que

consiste en fundir el material aislante y alimentar continuamente a un molde por el

cual atraviesa el conductor para obtener un producto aislado.

3.5.1 LÍNEA DE AISLADO.-

Para realizar este proceso de aislado en la fabricación de conductores

eléctricos se utiliza una línea de extrusión compuesta, entre otras partes, por

desembobinador simple o doble, extrusora, tina de enfriamiento, capstan y

embobínador, como se indica en la figura N° 10 (ANEXO C). Cada una de estas

partes serán tratadas a continuación así como otras que conforman una línea

completa de extrusión.

67

3.5.1.1 Desembobinador.-

Este equipo provee una alimentación continua de alambre a la línea de

extrusión. De acuerdo a como el alambre de alimentación, venga de procesos

anteriores, este equipo tiene construcción especial.

Por lo general para los productos tratados en este proyecto, el alambre o

cable a aislar, viene en carretes y se utiliza un portacarreto equipado con frenos

mecánicos que permiten mantener una tensión adecuada durante el proceso y

detener la alimentación cuando la línea se para. Frenos electromecánicos también

son utilizados cuando las condiciones los exigen.

Para procesos de extrusión con mayor velocidad se utilizan

desembobinadores especiales. Estos funcionan con el carrete fijo en un eje

hueco, dentro del cual gira un eje. La velocidad del eje está dada por un motor

eléctrico con velocidad variable conectado al extremo posterior y que en el

anterior gira un volante. La velocidad del volante controla la velocidad de salida

del alambre. Este sistema se utiliza para procesos donde la continuidad es

indispensable, como por ejemplo en líneas de aislamiento de unipolares

telefónicos.

3.5.1.2 Extrusora.-

En esta parte de la línea es donde el material dieléctrico es aplicado con

presión sobre el conductor de cobre. Para realizar este proceso el material del

aislamiento es alimentado a una tolva cónica que deja caer el material a un

cilindro hueco dentro del cual gira un tomillo sin fin que hace fluir el material hacia

delante del cilindro. Para fundir el material, a más de la fricción, el barril es

calentado mediante resistencias eléctricas tipo abrazadera que recubren la

superficie exterior del barril.

El material fundido fluye con presión hasta un cabezal transversal por

donde el alambre desnudo atraviesa, y se deposita sobre él tomando (a forma del

molde de salida.

68

De acuerdo con lo anterior una extrusora está constituida por: barril,

tornillo, cabezal, entre otros cosas, cada una de las cuales se tratan a

continuación. Para la fabricación de conductores eléctricos es recomendable el

uso de extrusoras de un solo tornillo.

3.5.1.2.1 Barríl.-

Es un cilindro hueco de material resistente a la corrosión, gases, químicos,

fricción y calentamiento. Para su construcción se recomiendan las aleaciones de

hierro con níquel y moiibdeno, con una dureza de 69° Rockwell en la escala C.

El barril, dependiendo de su longitud, es dividido en varias zonas de

calentamiento cada una de las cuales consta de resistencias eléctricas, ventilador

y pirómetro. El pirómetro, mediante la temperatura detectada por su termocupla y

comparándola con su set point, ordena la conexión o no de las resistencias o

ventilador. De esta forma se mantiene la temperatura controlada, lo más cercana

al valor fijado en el pirómetro.

A la salida, el barril termina en un disco con pasadores de presión y

tornillos con tuercas de bronce, que sirven para sujetar el cabezal. Tanto los

pasadores de presión como las tuercas sirven como medidas de seguridad para

operadores y máquina, ya que cuando hay sobrepresión éstos estallan.

3.5.1.2.2 Tornillo.-

El tornillo que gira en el interior del barril es ei que transporta el material

desde la zona de alimentación hacia la salida del barril. Éste es construido de

acero duro resistente a la corrosión y recubierto por una capa de aleación de

cobalto, cromo y tungsteno a excepción de la superficie helicoidal de la espira que

puede estar en contacto con el barril.

69

El núcleo del tornillo es cónico comenzando con un diámetro menor y

espiras más profundas hasta terminar casi sin espiras. En este tornillo se definen

tres zonas que son: de alimentación, compresión o transición y presión o

medición.

La zona de alimentación tiene las espiras de mayor profundidad y es la

encargada de transportar uniformemente el material a la próxima zona para evitar

pulsaciones a la salida del barril. La zona de transición es donde el material es

comprimido y fundido por la menor profundidad de sus espiras. Por último la zona

de medición o presión, que es la de mayor longitud, tiene espiras de menor

profundidad que hace que el material alcance mayor uniformidad tanto en mezcla

como en velocidad de salida y su presión obligue al material a salir por el cabezal

de extrusión.

Los tornillos son diseñados de acuerdo a las características del material a

ser extruido, así es como existen para PVC, Polietileno, nylon, polipropileno, entre

otros.

Para extrusión de compuestos de cloruro de polivinilo y polietileno de baja

densidad se recomienda utilizar un diseño combinado de tornillo que sirvan para

estos dos materiales, que se observa en la figura N° 11 (ANEXO C). Este tornillo

tiene un paso uniforme en toda su longitud y en la zona de presión,

adicionalmente, tiene una pequeña zona cerrada de canales que mejora la mezcla

y aumenta la presión para empujar el material hacia el cabezal. Además cerca de

la salida hay barreras que cortan al material para ayudar a homogenizarlo.

Para que una extrusora opere eficientemente la tolerancia entre el diámetro

interior del barril y el diámetro del tornillo no debe exceder de 0.005 pulgadas por

lado. Con el uso de la extrusora esta diferencia de diámetros puede aumentar

hasta valores mayores a 0.015 pulgadas, momento en el cual será necesario

cambiar o reparar el tornillo.

70

Para controlar este desgaste es recomendable realizar mediciones de barril

y tornillo cada determinado tiempo. Con mediciones mayores a la tolerancia

indicada, la capacidad de salida de la extrusora se disminuye y su funcionamiento

varía.

A la salida dei barril en unión con el cabezal se coloca un grupo de mallas

de diferentes mesh en conjunto con un disco perforado (filtro).

Las mallas sirven para detener partículas sólidas que puedan existir en el

material extruido y que pueden dañar los herramentales del cabezal o el producto

que se fabrica.

El filtro tiene como propósito sujetar las mallas y cambiar la forma de la

mezcla obtenida, de banda giratoria a cordones casi paralelos al tornillo, al

ingresar al cabezal. La desventaja de usar mallas es la necesidad de cambiarlas

frecuentemente y la posibilidad de que se rompan por la presión del material que

sale del barril.

La velocidad del tornillo es controlada mediante un motor de velocidad

variables en conjunto con una caja de transmisión .

3.5.1.2.3 Cabezal de extrusión.-

El material que sale del tornillo es empujado hasta el conductor desnudo a

través de un cabezal de extrusión.

Este cabezal es transversal es decir que obliga a que el material fluya hacia

el conductor formando un ángulo de 90° El cabezal es un cilindro hueco de

material resistente a la oxidación, calor y presión; sujeto al barril por medio de un

disco y que tiene como partes constitutivas las siguientes: calentadores eléctricos,

torpedo, distribuidor, guía, portadado, dado y pieza de sujeción y centrado del

dado.

71

Los calentadores eléctricos son resistencias tipo banda que mantiene el

cabezal y sus partes a temperaturas fijas.

El torpedo es un cilindro hueco que sujeta la guía y permite pasar el

alambre desde su parte posterior. E! distribuidor ayuda a mantener un flujo

uniforme de material y evitar presiones diferentes alrededor del conductor. El

dado o matriz exterior es el molde que define la forma y dimensiones que va a

tener exteriormente el conductor aislado, y por último la pieza de sujeción que

permite centrar el portadado y dado con respecto al conductor.

3,5.1.2.4 Herramental de extrusión.-

La aplicación del material aislante sobre el conductor desnudo o sobre un

aislamiento o un núcleo se realiza mediante la utilización de herramental

específico que consta, básicamente de una guía y un molde o dado.

Guía de extrusión.-

Es una pieza de material duro con una superficie resistente a la abrasión,

corrosión, al calor y de bajo coeficiente de fricción a través del cual corre el

conductor a ser recubierto con material aislante.

Dado de extrusíón.-

Es el molde que permite dar forma y dimensión al material dieléctrico que

sale de la extrusora y se deposita sobre el conductor.

La disposición y forma de éstas herramientas se indican en las figuras N°

12 y 13 (ANEXO C).

La figura N° 12 indica la aplicación a presión del material y la figura N° 13 la

forma tubular.

72

La aplicación a presión es utilizada en extrusión de cables donde el

aislamiento o chaqueta va directo sobre el conductor o sobre otro material de

temperatura de fusión mayor y donde el requerimiento de adherencia es

importante. Con este sistema se consigue crear una barrera contra la entrada de

humedad ya que el material toma la forma que el cable interior posee.

Es posible conseguir mayor adherencia aumentando la presión del material

entre el dado y la guía mediante la variación de los ángulos de éstos.

Como se observa en la figura N° 13 (ANEXO C) en la aplicación tubular, el

cable a ser forrado, atraviesa un tubo hasta fuera del dado y recién allí el material

extruido se pone en contacto con el conductor, cuando ya se ha formado la capa.

Este tipo de aplicación se utiliza especialmente para chaquetas de cable

telefónicos.

3.5.1.2.5. Capacidad de extrusoras.-

Para la fabricación de conductores eléctricos es recomendable utilizar

exírusoras monotornillo con una relación mínima, entre longitud y diámetro interior

del barril (L/D) de 16:1. La tendencia siempre ha sido utilizar extrusoras con

relación L/D mayores, por eso en la actualidad la relación más usual es 24:1.

* Los diámetros comunes de extrusoras americanas que se utilizan son: 2%,

3y2, 4Yz y 6 pulgadas o de 60, 80, 100, 120 y 150 mm para extrusoras de

procedencia europea.

La capacidad de las extrusoras, entre otras cosas, depende del las

características del tornillo, potencia del motor, caja de transmisión y tipo de

material. De la experiencia de años dedicados a la fabricación de conductores

eléctricos, la capacidad de salida para PVC de las diferentes extrusoras son las

que se indican en la Tabla N° 3.5.1.

73

TABLA 3.5.1. Capacidad de salida de PVC (B = 1.4 g/cm3)

Diámetro

extrusora

Pulg.

21/2

y/23%

41/2

Relación

UD

24:1

20:1

24:1

24:1

Potencia

Motor

HP

40

60

75

150

R.P.M.

Tornillo

RPMs

150

125

125

110

Capacidad

extrusora

HP

79

130

130

200

Salida de

PVC

Kg/hora

150

190

360

520

Salida de

PE-BD

Kg/hora

79

125

237

342

La capacidad de extrusión para otro material dieléctrico se puede calcular

por medio de la siguiente relación:

CL = C3_5, d2

Donde:

Ci = Capacidad de salida del material 1 [Kg/h]

C2 = Capacidad de salida del material 2 [Kg/h]

di = densidad de material 1 [gr/cm3]

dz = densidad de material 2 [gr/cm3]

De donde obtenemos:

La última columna de la tabla 3.5.1. indica la capacidad de salida de

polietileno de baja densidad para ios diferentes calibres de extrusoras.

La limitante principal para siempre conseguir estas salidas de materiales de

las extrusoras es la calidad de los compuestos y en especial el índice de fusión.

74

Estos valores en combinación con estándares de materiales y ciertas

consideraciones nos permiten seleccionar o escoger los equipos que conforman

una línea como capstan, precalentador, marcadora, embobinador, tina de

enfriamiento, etc.; además de ser la base para el cálculo de estándares de

producción.

3.5-1.3. Tina de enfriamiento. -

Una vez que el conductor sale del cabezal con material de aislamiento o

chaqueta, para disminuir su temperatura el producto debe pasar por tinas con

agua.

Las tinas de enfriamiento constan de dos secciones, la primera sirve para

disminuir la temperatura hasta un rango entre 70 y 100°C, después de la cual la

marca de identificación es impresa con tinta sobre el aislamiento del conductor.

La segunda sección disminuye la temperatura del conductor hasta la

temperatura del medio ambiente.

Es importante que el flujo del agua tenga la misma dirección que el

movimiento del conductor, en especial cuando la velocidad es alta.

La longitud total de la tina depende de la velocidad de operación y del

diferencial de temperatura del conductor que se debe disminuir.

3.5.1.4. Capstan.-

E! movimiento y la velocidad del conductor aislado se obtiene por medio de

este halador, el cual dependiendo del calibre del conductor puede ser;

Capstan de doble polea.

Este consiste de dos poleas ranuradas de las cuales una es controlada por

un motor con velocidad variable y la otra es de movimiento libre. Este tipo de

capstan se utiliza para calibres pequeños de conductores que corren a altas

velocidades.

75

Caterpiilar.-

Este tipo de capstan consiste en dos bandas de transmisión entre las cuales

e! cable es presionado. La velocidad de la banda inferior es controlada por un

motor de velocidad variable.

Este tipo de capstan es utilizado para conductores aislados de calibres

gruesos que son difíciles de enrollar en las poleas ranuradas y en aplicación de

chaqueta de cables frágiles como los telefónicos.

Generalmente la velocidad del capstan actúa coordinada con la velocidad de

(a extrusora para facilitar el control dimensional del aislamiento o chaqueta.

Adicionalmeníe en líneas de extrusión para cables gruesos es factible utilizar

otro capstan tipo Caterpillar antes de la entrada del conductor al cabezal de

extrusión, con el propósito de mantener uniforme la tensión y la velocidad del

cable.

3.5.1.5. Embobinador.-

Es el equipo que recoge en carretes el cable producido por el capstan

igualmente a velocidad y tensión uniforme. Para los tipos de conductores tratados

aquí se utilizan embobinadores tanto simples como dobles.

Embobinador simple.-

Es utilizado para recoger cables aislados de calibres grandes que son

producidos a baja velocidad.

Embobinador doble.-

Este es utilizado en líneas de extrusión de conductores con calibres

pequeños donde la velocidad y continuidad del proceso son importantes. El

control es realizado mediante un motor de corriente continua y embragues

magnéticos.

76

*

La coordinación de velocidad de éste con la del capstan se obtiene mediante

un acumulador o Dancer que controla la velocidad del carrete. La continuidad de

producción se alcanza por el cambio automático del embobinador que se produce

cuando un carrete ha alcanzado una longitud fijada.

3.5.1.6 Otros equipos.-

Adicionalmente a los equipos, tratados hasta ahora, una linea de extrusión

para aislado se complementa con otros como son: precalentador de conductor,

marcadora, secador de cable, detector de fallas de aislamiento, secador y

precaientador de materiales dieléctricos.

*3.5.1.6.1. Precalentador.-

Para mejorar la adherencia del material aislante con el conductor de cobre,

este debe tener una temperatura entre 70 - 100°C. El precalentador induce una

corriente en el conductor que pasa por sus dos poleas lo que eleva su

temperatura.

3.5.1.6.2. Marcadora.-

Para cumplir con los requerimientos de identificación de las especificaciones

de los diferentes tipos de conductores, en la línea de extrusión se debe marcar'

sobre la superficie del aislamiento o chaqueta. Esta marca puede ser realizada

con marcadoras de tinta indeleble, digitales, cinta transferible o en alto relieve.

3.5*1.6.3. Secadora de cable.-

Para marcar la superficie, ésta, debe estar libre de humedad. Lo que se

consigue mediante secadores con diseños especiales que utilizan aire

comprimido.

77

3.5.1.6.4. Detector de fallas.-

El conductor antes de ser embobinado en carretes es probado ei aislamiento

para asegurar que no tenga ninguna rotura o porosidad. Esta prueba se realiza

con el detector de faltas que aplica un voltaje, que puede ser AC o DC, de

acuerdo con los requerimientos de las especificaciones, entre el conductor y el

aislamiento.

3.5.1.6.5. Medidor de diámetro.-

Para asegurar que el conductor producido cumpla con los requerimientos de

diámetro, las líneas de extrusión son equipadas con un medidor en base a un

rayo láser.

Este medidor consta de emisor, receptor y monitor. Entre el emisor y e!

receptor corre el conductor aislado cortando el ancho del rayo emitido; esta

diferencia es comparada con ei valor fijado en el monitor y si existe alguna

variación envía la señal al control del tornillo para aumentar o disminuir su

velocidad angular.

3.5.1.6.6. Colorímetro.-

Para producir conductores con aislamiento de color se utiliza equipos de

dosificación, que pueden ser de disco o de tornillo . Los colorímetros de disco

actúan automáticamente de acuerdo al volumen de material existente en la tolva

de alimentación a la extrusora.

Los colorímetros del tornillo alimentan el colorante directamente a la entrada

del barril en coordinación con la alimentación a la extrusora.

3.5.1.6.7. Secador y precalentador.-

El material dieléctrico puede absorber humedad por condensación durante el

embalaje, almacenaje, o por el ambiente húmedo, en especial ei material negro.

Para eliminar esta humedad se utiliza un secador con circulación forzada de aire

seco, lo que beneficia a la procesabilidad del material.

78

Para incrementar la producción y ahorrar energía consumida por el motor de

la extrusora, se utiliza el material precalentado antes de que ingrese a la

extrusora.

3.6. REUNIDO.-

Es el proceso de cablear conductores aislados para formar un núcleo que

luego sea cubierto con un relleno y/o chaqueta.

Este proceso es realizado por cableadoras similares a las utilizadas para

cablear conductores concéntricos de cobre, con longitudes de cableado mayores.

3.7. CHAQUETA.-

Este proceso es la aplicación de una cubierta de material dieléctrico sobre

un aislamiento o sobre un núcleo de conductores aislados, como es el caso de los

cables multipolares.

La línea de producción que efectúa este proceso básicamente es la misma

que la línea de extrusión para aislado lo que difiere es el calibre o tamaño de sus

componentes.

3.8. FRACCIONAMIENTO,-

Calibres comprendidos entre 20 y 10 AWG de todos los tipos de

conductores y entre 8 y 2 AWG de los tipos TW y THW son ofrecidos al

consumidor tanto en rollos de 100 metros como de diferentes longitudes; este

proceso se lo conoce como fraccionamiento.

3.8.1. LÍNEA DE FRACCIONAMIENTO.-

Para este proceso se utiliza una línea constituida por desembobinador,

detector de fallas, contador de metros y embobinadores.

3.8.1.1 Desembobinadores.-

Igual que en procesos anteriores este porta carreto debe estar equipado

con frenos mecánicos, eléctricos o magnéticos.

3.8.1.2 Detector de fallas.-

La línea de extrusión, como se vio anteriormente, está equipada con este

detector, pero para asegurar la calidad del producto también las fraccionadoras.

En éstas, la presencia de una falla, detiene la línea para retirar el producto

defectuoso.

3.8.1.3 Contador de roeíros.-

Esta parte de la línea igualmente actúa automáticamente cuando la

medición ha alcanzado la longitud fijada de cada rollo.

3.8.1.4 Embobinador.-

El embobinador de una fraccionadora está constituido por lo menos de dos

cabezales con aletas retráctiles que permiten extraer el rollo sin necesidad de

desmontar ninguna pieza o parte.

3.9. CONTROL EN PROCESOS DE AISLADO, REUNIDO,

CHAQUETA Y FRACCIONAMIENTO.-

Los productos terminados luego de ser fraccionados para ser despachados al

cliente deben cumplir físicamente como mínimo con las características

dimensionales indicadas en las tablas del Capítulo 4 para cada tipo de conductor

eléctrico. Para llegar a esto, en cada uno de los procesos previos como son

chaqueta, reunido y aislado, el fabricante debe controlar que se cumplan con los

requerimientos de las especificaciones indicadas en ei Capítulo 1. Así es como:

3.9.1. Proceso de aislado.-

En este proceso se controta, entre otros parámetros, que:

El conductor desnudo mantenga sus dimensiones dentro del rango de

tolerancia requerido de acuerdo con las tablas N° 3.2.1 y/o 3.4.1 y 3.4.2.

El material de aislamiento sea el adecuado y sus espesores cumplan con

lo indicado en la tabla correspondiente al tipo de conductor.

La apariencia superficial del aislamiento sea liso, brillante y libre de

impurezas.

La marca de identificación sea la correspondiente a la especificación.

- El valor de voltaje de detección de falla sea el indicado de acuerdo con el

calibre y el tipo de producto.

Los parámetros de operación de la línea como velocidades del producto y

del tornillo, temperaturas de las zonas del barril y cabezal , presión del

material de aislamiento, etc.

3.9.2 Proceso de reunido.-

En el ensamblaje para multiconductores se debe controlar que:

- Los unipolares y sus colores sean los correspondientes al núcleo a

formarse.

La longitud de paso y la dirección de cableado correspondan a las

indicadas en la tabla N° 18 (Anexo A).

- El diámetro y uniformidad de la sección trasversal.

El embobinado uniforme en el carreto receptor.

3.9.3 Proceso de chaqueta.-

De deben controlar, entre otros parámetros, que:

El material y los espesores de la chaqueta sean los correspondientes

según las especificación del tipo de producto.

Apariencia superficial lisa, brillante, libre de imperfecciones.

Marca de identificación de acuerdo con lo mínimo requerido por la

especificación correspondiente.

- Dimensiones externas y longitudes producidas.

N I

3.9.4 Proceso de fraccionamiento.-

En este proceso se debe controlar que:

Longitud del producto sea el requerido

El voltaje de detección de falla sea el correspondiente al tipo de producto

según la especificación correspondiente.

82

CAPITULO 4.

DISEÑO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS.

4.1 ALCANCE

Este capítulo tratará las consideraciones y metodología de cálculo que se

debe utilizar para definir las características dimensionales, físicas y eléctricas de

los conductores que este proyecto abarca.

El desarrollo de este capítulo comenzará con la metodología de cálculo de

los parámetros a base de ios cuales se concluirá con la elaboración de tablas de

características físicas y eléctricas de los conductores eléctricos.

La metodología de cálculo constará de las consideraciones tomadas y las

fórmulas utilizadas.

Se manejarán unidades de uso común y de mayor conocimiento, pero

tomando como base las unidades de definición de conductores eléctricos que son:

milsy circular mils.

4.2. PARÁMETROS DE ALAMBRES DE COBRE.-

4.2.1. DIÁMETROS DE ALAMBRE.-

En la especificación del numeral 1.2 se indican los diámetros nominales y

las tolerancias permitidas, cuyos valores se detallan en la Tabla N° 3.2.1.

(4.1)1000

Donde:

d = diámetro del alambre [mm]

Ds = diámetro nominal del alambre [miís]

fa = Factor = 1 para diámetros nominales;

= 0.99 para diámetros mínimos.

4.2.2 PESO POR UNIDAD DE LONGITUD.-

El peso del cobre por unidad de longitud del alambre se lo calcula

mediante la siguiente fórmula:

Ps= -¿2*¿ (4.2)

Donde:

Ps = Peso por unidad de longitud del alambre [Kg. / Km.]

d = Diámetro del alambre [mm]

5- Densidad del cobre [gr/cm3]

4.2.3. ÁREA CONDUCTORA.-

El área de la sección transversal de un alambre, en unidades del sistema

internacional de medidas, se calcula utilizando la siguiente fórmula, teniendo

como base el área en cmils:

( r~ VA^= \—*25A*fa\ (4.3)

(lOQQ ) 4

Donde:

Amm = Área del alambre [mm2]

A = Área del alambre [cmils]

fa = Factor de tolerancia

4.2.4. RESISTENCIA ELÉCTRICA CD A 20 °C.-

La resistencia eléctrica CD a una temperatura ambiente de 20°C se la

calcula mediante la siguiente fórmula:

(4-4)^«m

Donde:

p = Resistividad eléctrica CD a 20°C [ümm2 / m]

L = Longitud del alambre [m]

= Área transversal del alambre [mm2]

84

4.3. PARÁMETROS DE CABLES CONCENTRICOS.-

4.3.1. DIÁMETROS DE ALAMBRE COMPONENTE (HILO).-

A base del área nominal estándar de la especificación, se calcula el

diámetro de un hilo mediante la siguiente fórmula:

dh = 25.4 (4.4)

Donde:

dh = Diámetro del hilo componente [mm]

A = Área transversal nominal del cable [cmils]

Ft = Factor de tolerancia de área permitida

Donde Ft = 1 para área nominal

Ft = 0.98 para área mínima

Nh = Número de hilos componentes.

4.3.2. DIÁMETROS DE CABLE O CAPA.-

Por la disposición ordenada del número de hilos que forman un cable

concéntrico, como se indica en la figura N° 4.3.1., para determinar el diámetro de

cada capa, se definen factores de diámetro que se indican a continuación en la

tabla N° 4.3.1.

7 Hilos 19 Hilos

85

37 Hilos 61 Hilos

Figura N° 4.3.1 Construcción de cables concéntricos.

TABLA N° 4.3.1 CONSTRUCCIÓN DE CABLES CONCÉNTRICOS.

NUMERODE HILOS

7

19

37

61

CONSTRUCCIÓN

# HILOS /CAPA

1+6

1+6+12

1+6+12+18

1+6+12+18+24

FACTOR DE DIÁMETRO

Fd

3

5

7

9

El diámetro del cable o de la capa se calcula con la siguiente fórmula:

dh (4.6)

Donde:

De = Diámetro del cable [mm]


Fd = Factor de diámetro

86

4.3.3. PESO POR UNIDAD DE LONGITUD.-

Eí peso de cobre de un cable concéntrico es la sumatoria de los pesos de

los hilos componentes que forman este cable y se lo calcula con la siguiente

fórmula:

Pc = *Nh*Fc (4.7)

Donde:

Pe = Peso de cobre del cable concéntrico [Kg/Km]


Fe = Factor de cableado

Nh = Número de hilos

S - Densidad del cobre [gr/cm3]

El factor de cableado es el incremento de longitud de un hilo por la forma

helicoidal que forma dentro de la capa y depende de la longitud de paso de

cableado que tenga por lo que se define un factor de paso:

9.8696

n(4.8)

Donde:

Fp = Factor de paso.

n = Relación de longitud de paso / diámetro de la ruta helicoidal.

Dh(4.9)

Donde:

Lp = Longitud de paso.

Dh = Diámetro de ruta helicoidal de la capa.

87

El diámetro de la ruta helicoidal de una capa se define como la distancia

entre centros de hilos componentes diametralmente opuestos de una misma capa

y se calcula como:

= dh*(Fd-l) (4.10)

Donde:

dh = Diámetro del hilo.

Fd= Factor de diámetro.

La longitud de paso según especificación esta comprendido entre 8 y 16

veces el diámetro de la capa o cable.

(4.11)

Aplicando la fórmula 4.9 los valores de n, para cada una de las capas,

considerando, que para producción, una longitud de paso de 16 veces el diámetro

de la capa es el más conveniente.

Capa 1:6 hilos.

. 16*3*ift _ 4 8 _ 2 > f

Dh 2dh 2

Capa 2:12 hilos

„ = - _ - 20 (413)4í//i 4

Capa 3:18 hilos

_\6*7dh _1126c//7 6

, , ..= 18.667 (4.14)

88

Capa 4:24 hilos

\6*9dh 1448

= 18 (4.15)

Con estos valores y aplicando la fórmula 4.8 se determina el factor de paso

para cada una de las capas.

En la tabla N° 4.3.2 se indican los valores de n y del factor de paso.

TABLA N° 4.3.2 VALORES DE n Y FACTOR DE PASO

Capa

Centro

1

2

3

4

Número de

hilos

1

6

12

18

24

n

1

24

20

18.667

18

Factor de paso

fp1

1 .00853

1.01226

1.01406

1.01512

FACTOR DE CABLEADO.-

Este factor de cableado es el promedio de los factores de paso de todos los

hilos que conforman un cable, calculado utilizando la formula siguiente:

+ Fp2 *Nh2 A7?

Nht(4.16)

Donde:

Fe = Factor de cableado del cable concéntrico.

Fpn = Factor de paso de la capa n.

Nhn = Número de hilos de la capa n.

Nht = Número de hilos del cable.

Estos factores de cableado se indican en la tabla N° 4.3.3

89

TABLA N° 4.3.3 FACTORES DE CABLEADO.-

Número

de hilos

7

19

37

61

Factor de cableado Fe

Numérico

1.0073

1.0104

1.0122

1.0133

Porcentaje

0.73

1.04

1.22

1.33

43.4. RESISTENCIA ELÉCTRICA CD A 20°C.-

La resistencia eléctrica en corriente directa a temperatura de 20 °C de un

cable concéntrico se calcula mediante la siguiente fórmula:

Rcc = Rs * Fe (4.17)

Donde:

Rcc = Resistencia eléctrica del cable concéntrico [Q/Km]

Rs = Resistencia del alambre equivalente al cable concéntrico. [O/Km]

Fe = Factor de cableado

4.4 PARÁMETROS DE CABLES SUNCHADOS FLEXIBLES.-

Por la forma de construcción donde un hilo se ubica en cualquier posición,

no define figura geométrica alguna y los parámetro dimensionales no pueden ser

definidos teóricamente.

Por la experiencia en fabricación de conductores flexibles, se considera

que el diámetro nominal de un cable flexible corresponde al diámetro del alambre

del calibre inmediato superior; ésto se indica en la tabla N° 4.4.1.

90

TABLA N° 4.4.1 DIMENSIONES DE CABLES FLEXIBLES.

CALIBRE

AWG

22

20

18

16

14

12

10

DIÁMETRO

Aproximado mm

0.81

1.02

1.29

1.63

2.05

2.59

3.26

4.4.1 PESO DE CABLE BUNCHADO.-

El peso del cobre en un cable de este tipo se calcula basándose en eí peso

del hilo, número de hilos y e! factor de bunchado.

Este factor de bunchado, prácticamente, se considera en los valores que se

indican en el cuadro siguiente.

TABLA N° 4.4.2. FACTOR DE BUNCHADO.

Número de

hilos

4-10

J l - 3 5

>35

Factor de

bunchado

1.010

1.015

1.020

La fórmula que se utiliza es la N° 4.7.

91

4.5 PARÁMETROS DEL MATERIAL DE AISLAMEENTO.-

Para alambres y cables, aislados con cualquier material dieléctrico se

toman en cuenta los valores de las especificaciones desarrolladas en los capítulos

1 y 2.

4.5.1 PESO DE AISLAMIENTO DE CONDUCTORES.

En esta parte se determina el consumo de material dieléctrico aplicado

directamente sobre el conductor tanto para sólidos como cableados.

La fórmula general utilizada es la siguiente:

(4.18)

Donde:

Pa= Peso del material aislante [Kg/Km]

Da = Diámetro conductor aislado [mm]

De = Diámetro del conductor [mm]

FE = Factor de llenado.

5 = Densidad del material aislante, [gr/cm3]

4.5.1.1 Diámetro conductor aislado (Da).

Este parámetro es la suma del diámetro del conductor más dos veces el

espesor indicado en la especificación correspondiente.

(4.19)

Donde:

Ea = Espesor de aislamiento

92

4.5.1.2 Factor de llenado.-

Es el incremento de material tanto por la forma irregular de la

circunferencia de la sección transversal como por la ruta helicoidal que describe

un hilo en los cables concéntricos.

Para alambres sólidos este factor toma un valor de 1, ai igual que para

cables bunchados. Para cables concéntricos se determina como sigue.

4.5.1.2.1 Factor de llenado para cables concéntricos.-

En la siguiente figura se indica la forma que un cable de 7 hilos

toma:

Figura N° 4.5.1 Área de llenado.

Para calcular el factor de llenado, primeramente, definimos el área de

material aislante que llenará los espacios libres que quedan entre los hilos de la

última capa del cable.

ÁREA DE LLENADO.-

Ai - Ac - Al - A2 (4.20)

93

Donde:

A* = Área intersticial.

A? = Área exterior del cable

At= Área del hexágono

2= Área de los sectores restantes de los hilos.

AREAEXTERIOR.-

Es el área total del cable considerando como que fuera redondo con un

diámetro De.

Ac = -*Dc2 ó (4.21)4

Ac = 9*-*dh2 (4.22)

Donde:

Ac = Área exterior del cable

De = Diámetro del cable

dh = Diámetro del hilo componente.

ÁREA DEL HEXÁGONO.-

Es el área formada uniendo los centros de cada uno de los hilos de la capa.

4=-*V3*t//r (4.23)

Donde:

AI = Área del hexágono.


ÁREA DEL SECTOR RESTANTE.-

-*dfca (4.24)3 4

Donde:

A2= Área del sector restante


94

Reemplazando en la fórmula N° 4.20 se encuentra que:

(4,25)

FACTOR DE ÁREA.- Es la relación del área intersticial para el área total

de! cable.

(4.26)

FACTOR DE LLENADO.-

Ft = (\-Fa*Fp) (4.27)

Donde:

FI= Factor de llenado

Fa= Factor de área

Fp= Factor de paso de la última capa.

Utilizando las fórmulas anteriores se calculan los valores de Fa y

indicados en la tabla N° 4.5.1.

TABLA N° 4.5.1. FACTORES DE ÁREA Y LLENADO.

CABLES CONCÉNTRICOS

Número

de hilos

7

19

37

61

Factor de Área

Fa

0.1880

0.1095

0.0751

0.0578

Factor de llenado

F,

0.8104

0.8892

0.9238

0.9413

95

4.5.2 Aislamiento de cables bunchados.-

Para calcular diámetros y pesos del aislamiento de estos conductores se

considera la sección transversal como la de un alambre, de tal forma que el peso

se calcula mediante la fórmula N° 4.18, considerando un factor de llenado

igual a 1.

4.6. PARÁMETROS DE CABLES MÜLT1POLARES.-

Los diámetros y peso de los unipolares tanto de cobre como de aislamiento

se calculan por medio de las fórmulas anteriores.

A partir de! proceso de reunido estas características se obtienen bajo otras

consideraciones y fórmulas.

4.6.1. DIÁMETRO DE NÚCLEO.-

Este diámetro de calcula mediante la siguiente fórmula:

Da=Da*Fd (4.28)

Donde:

Dn = Diámetro de núcleo

Da = Diámetro del conductor aislado.

Fd= Factor de diámetro.

Los valores del factor de diámetro para las diferentes construcciones se

indican en la Tabla N° 4.6.1.

TABLA N° 4.6.1 FACTORES DE DIÁMETRO.

CABLES MULTIPOLARES

NUMERO DE

UNIPOLARES

2

3

4

FACTOR DE

DIÁMETRO

Fd

2.0000

2.1547

2.4142

4.6.2. PESO TOTAL DE COBRE.-

(4.29)

Donde:

PCU = Peso total de cobre. (Kg/Km)

PC = Peso de cobre del unipolar. (Kg/Km)

Nú = Número de unipolares.

Fe = Factor de cableado = 1.02

4.6.3. PESO DE AISLAMIENTO.-

(4.30)

Donde:

Pat = Peso total de asilamiento. (Kg/Km)

Pc = Peso de aislamiento unipolar. (Kg/Km)

Nú = Número de unipolares.

Fe = Factor de cableado = 1.02

97

4.6.4. RELLENO Y CHAQUETA.-

Para multiconductores de calibres mayores a 10 AWG, sobre el núcleo es

aplicado un relleno con un espesor de 0.50 mm cuyos diámetros y pesos se

calculan mediante las fórmulas siguientes.

4.6.4.1 Diámetro sobre relleno.-

Dr=Dn + l (4.31)

* Donde:

Dr = Diámetro sobre relleno, (mm)

Dn = Diámetro del núcleo (mm)

4.6.4.2 Peso de relleno.-

r (4.32)

Donde:

Pr = Peso de relleno. (Kg/Km)

Dr = Diámetro de relleno, (mm)

Fj = Factor de llenado.

Dn= Diámetro del núcleo, (mm)

5 = Densidad de material dieléctrico (gr/cm3)

Los factores de llenado para multiconductores se indican a continuación.

98

TABLA N° 4.6.2 FACTORES DE LLENADO.

CABLES MULTIPOLARES

NÚMERO DE

UNIPOLARES

2

3

4

FACTOR DE

LLENADO

F,

0.5000

0.6572

0.7332

4.6.4.3 Diámetro sobre chaqueta.-

En multiconductores con relleno es necesario aplicar una chaqueta de

material termoplástico con espesores indicados en la especificación

correspondiente, cuyo diámetro se calcula mediante la siguiente fórmula:

Dj = /> + 2Ej (4.33)

Donde:

D] = Diámetro sobre chaqueta, (mm)

Dr = Diámetro sobre relleno, (mm)

Ej = Espesor de chaqueta (mm)

4.6.4.4 Peso de chaqueta sobre relleno.-

Para cables multiconductores con relleno o cables con chaqueta sobre

aislamiento el peso de la chaqueta se calcula con la fórmula siguiente:

(4.34)

99

Donde:

Pj = Peso de chaqueta. (Kg/Km)

DJ = Diámetro sobre chaqueta, (mm)

Df= Diámetro bajo relleno, (mm)


4.6.4.5 Peso de chaqueta sobre núcleo.-

En multiconductores de calibres menores a 10 AWG la chaqueta es

aplicada directamente sobre el núcleo ensamblado cuyo peso se calcula mediante

!a siguiente fórmula:

6 (4.35)

Donde:

= Peso de chaqueta. (Kg/Km)

= Diámetro sobre chaqueta, (mm)

F] = Factor de llenado.

Dn = Diámetro del núcleo, (mm)


4.7. TABLAS DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y ELÉCTRICAS DELOS CONDUCTORES.

Aplicando las especificaciones de (os conductores que definen espesores

mínimos tanto promedios como en un punto para el aislamiento y la chaqueta, y

las características de las materias primas indicadas en el capítulo 2, en conjunto

con las consideraciones y fórmulas establecidas en la parte primera de este

capítulo se desarrollan las tablas con los requerimientos mínimos de diámetro,

dimensiones externas, áreas conductoras y peso de las diferentes materias

primas que cada tipo de conductor debe cumplir como producto terminado para

alcanzar los niveles de calidad exigidos por las normas.

Además se indican las características eléctricas de resistencia máxima

permitida y la capacidad de transmisión de corriente que los distintos conductores

poseen.

*

TA

BL

A N

° 4.

7.1

CA

RA

CT

ER

ÍST

ICA

S M

ÍNIM

AS

DE

CO

ND

UC

TO

RE

S T

IPO

TF

Y T

W.

CA

LIB

RE

AW

Q/K

cmlls

18 16 14 12 10 8 6 8 6 4 2 1/0

2/0

3/0

4/0

250

300

350

400

500

600

700

750

800

1000

ÁR

EA

cmils

1624

2583

4107

6530

1038

3

1651

0

2625

116

510

2624

0

41740

6636

0

1056

00

1331

00

1678

00

211600

250000

3000

00

3500

00

400000

500000

600000

700000

7500

00

8000

00

1000

000

NU

ME

RO

DE

HIL

OS

# 1 1 1 1 1 1 1 7 7 7 7 19 19 19 19 19 19 19 19 37 37 61 61 61 61

DIÁ

ME

TR

OH

ILO

mm

1,01

3

1,27

8

1,61

1

2,0

32

2,5

62

3,23

1

4,0

74

1,22

11,

539

1,94

2

2,4

48

1,87

5

2,10

5

2,3

63

2,6

54

2,8

84

3,16

0

3,41

3

3,64

8

2,9

23

3,2

02

2,6

94

2,7

88

2,8

80

3,21

9

DIÁ

ME

TR

OC

ON

DU

CT

OR

mm

1,01

3

1,27

81,

611

2,0

32

2,5

62

3,23

1

4,0

74

3,6

63

4,61

85,

825

7,34

5

9,3

73

10,5

23

11,8

15

13,2

68

14,4

21

15,7

98

17,0

64

18,2

42

20,4

61

22,4

14

24,2

42

25,0

93

25,9

16

28,9

75

PE

SO

CO

ND

UC

TO

R

Kg/

km

7,16

91 1

,403

18,1

31

28,8

27

45,8

36

72,8

84

115,

886

73,4

16

116,6

83

185,

608

295,0

87

471,0

23

593,

686

748,4

63

943,8

31

1115,1

12

1338

,134

1561

,157

1784,1

79

2234

,197

2681,0

37

3131,2

75

3354,9

38

3578

,600

4473,2

50

ES

PE

SO

RA

ISLA

MIE

NT

O

mm

0,76

0,76

0,76

0,76

0,76

1,14

1,52

1,14

1,52

1,52

1,52

2,03

2,03

2,03

2,03

2,4

1

2,41

2,41

2,41

2,41

2,79

2,79

2,79

2,7

9

2,79

DIÁ

ME

TR

OA

ISLA

MIE

NT

O

mm

2,5

33

2,7

98

3,13

1

3,55

2

4,0

82

5,51

1

7,11

4

5,9

43

7,6

58

8,8

65

10,3

85

13,4

33

14,5

83

15,8

75

17,3

28

19,2

41

20,6

18

21,8

84

23,0

62

25,2

81

27,9

94

29,8

22

30,6

73

31,4

96

34,5

55

PE

SO

AIS

LAM

IEN

TO

Kg/

Km

5,71

6

6,5

69

7,64

4

8,9

99

10,7

08

21,1

33

36,0

62

25,9

22

43,8

60

54,1

71

67,9

91

97,6

16

108,

261

120,4

06

134,2

86

174,1

50

189,

798

204,3

80

218,

116

229,0

63

291,5

79

302,8

27

312,4

05

321,

670

356,1

36

PE

SO

TO

TA

L

Kg/

Km

12,8

85

17,9

72

25

,77

4

37,8

26

56,5

44

94,0

17

151,

948

99,3

38

160,5

43

239,

779

363,0

78

568,6

39

701,

947

868,8

69

1078

,116

1289,2

62

1527

,933

1765

,536

2002,2

95

2463,2

60

2972,6

15

3434,1

02

3667,3

42

3900,2

71

48

29

,38

7

RES.

E

LEC

.C

C a

20°

C

O/K

m

21,3

79

13,4

42

8,4

54

5,31

7

3,3

44

2,10

3

1,32

3

2,0

76

1,30

6

0,82

1

0,51

6

0,3

26

0,25

8

0,2

05

0,16

2

0,13

8

0,11

5

0,09

8

0,08

6

0,0

69

0,0

57

0,0

49

0,04

6

0,0

43

0,0

34

CA

PA

CID

AD

DE

CO

RR

IEN

TE

Am

p."

20 25 30 40 55 40 55 70 95 125

145

165

195

215

240

260

280

320

355

380

400

410

455

Am

p.**

6 8 25 30 40 60 80 60 80 105

140

195

225

260

300

340

375

420

455

515

575

630

665

680

780

* Cap

acid

ad d

e co

rrien

te d

e m

áxim

o tre

s co

nduc

tore

s en

can

alet

a o

cabl

e in

stala

dos

en u

n am

bien

te c

on te

mpe

ratu

ra d

e 30

°C.

** Ca

paci

dad

de c

orrie

nte

de u

n co

nduc

tor i

nsta

lado

al a

ire li

bre

a un

a te

mpe

ratu

ra d

e 30

°C.

TA

BL

A N

° 4.

7.2

CA

RA

CT

ER

ÍST

ICA

S M

ÍNIM

AS

DE

CO

ND

UC

TO

RE

S T

IPO

TH

W.

*

CA

LIB

RE

AW

G/K

cmils

14 12 10 8 6 8 6 4 2 1/0

2/0

3/0

4/0

250

300

350

400

500

600

700

750

800

1000

ÁR

EA

cmils

4107

6530

1038

316

510

2625

116

510

2624

041

740

6636

010

5600

1331

0016

7800

2116

0025

0000

3000

0035

0000

4000

0050

0000

6000

0070

0000

7500

00

8000

0010

0000

0

NU

ME

RO

HIL

OS

# 1 1 1 1 1 7 7 7 7 19 19 19 19 19 19 19 19 37 37 61 61 61 61

DIÁ

ME

TRO

HIL

Om

m

1,61

12,

032

2,56

23,

231

4,07

41,

221

1,53

9

1,94

22,

448

1,87

5

2,10

5

2,36

32,

654

2,88

43,

160

3,41

3

3,64

82,

923

3,20

22,

694

2,78

8

2,88

03,

219

DIÁ

ME

TRO

CO

ND

UC

TOR

mm

1,61

1

2,03

22,

562

3,23

14,

074

3,66

34,

618

5,82

57,

345

9,37

310

,523

11,8

1513

,268

14,4

2115

,798

17,0

6418

,242

20,4

6122

,414

24,2

4225

,093

25,9

1628

,975

PE

SO

CO

ND

UC

TOR

Kg/

km

18,1

3128

,827

45,8

3672

,884

115,

886

73,4

1611

6,68

318

5,60

829

5,08

7

471,

023

593,

686

748,

463

943,

831

1115

,112

1338

,134

1561

,157

1784

,179

2234

,197

2681

,037

3131

,275

3354

,938

3578

,600

4473

,250

ES

PE

SO

RA

ISLA

MIE

NTO

mm

1,14

1,14

1,14

1,52

1,52

1,52

1,52

1,52

1,52

2,03

2,0

3

2,03

2,03

2,41

2,41

2,41

2,41

2,41

2,79

2,79

2,79

2,79

2,79

DIÁ

ME

TRO

AIS

LAM

IEN

TOm

m

3,89

1

4,31

24,

842

6,27

1

7,11

46,

703

7,65

88,

865

10,3

85

13,4

3314

,583

15,8

7517

,328

19,2

4120

,618

21,8

8423

,062

25,2

8127

,994

29,8

2230

,673

31,4

9634

,555

PE

SO

AIS

LAM

IEN

TOK

g/K

m

13,3

0315

,336

17,9

0030

,627

36,0

6235

,991

43,6

6653

,862

67,4

9996

,479

106,

829

118,

600

132,

009

171,

460

186,

570

200,

613

213,

811

222,

804

284,

068

293,

667

302,

590

311,

202

343,

051

PE

SO

TO

TA

LK

g/K

m

31,4

3344

,163

63,7

3610

3,51

115

1,94

810

9,40

716

0,34

923

9,46

936

2,58

6

567,

502

700,

514

867,

063

1075

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1574

,07

2239

,18

7 10 15 20 25 35 45 60 80

**

TA

BL

A N

° 4.

7.6

CA

RA

CT

ER

ÍST

ICA

S M

ÍNIM

AS

DE

CO

ND

UC

TO

RE

S T

IPO

SPT

.

TIPO

SPT

1SP

T2

SPT

3SP

T3

SPT

3SP

T3

CA

LIB

RE

AW

G2x

202x

182x

162x

142x

122x

10

CO

ND

UC

TO

RD

IÁM

ET

RO

mm

1,02

1,29

1,63

2,05

2,59

3,26

PESO

Kg/

Km

4,51

7,27

711

,574

18,4

0229

,403

46,7

53

AIS

LA

MIE

NT

OE

SPE

SOR

mm

0,76

1,14

1,52

2,03

2,41

2,79

DIÁ

ME

TR

Om

m2,

543,

574,

676,

117,

418,

84

PESO

Kg/

Km

5,73

711

,749

20,3

0735

,127

51,1

0671

,588

DIM

EN

SIO

NE

SM

EN

OR

mm

2,54

3,57

4,67

6,11

7,41

8,84

MA

YO

Rm

m5,

087,

149,

3412

,22

14,8

217

,68

PESO

TO

TA

LK

g/K

m10

,247

19,0

2631

,881

53,5

2980

,509

118,

341

CO

RR

IEN

TE

A3

0°C

Am

p.

10 13 18 25 30

*

TA

BL

A N

° 4.

7.7

CA

RA

CT

ER

ÍST

ICA

S M

ÍNIM

AS

DE

CO

ND

UC

TO

RE

S T

IPO

UF.

CA

LIB

RE

AW

G

2x14

2x12

2x10

CO

ND

UC

TOR

DIÁ

ME

TRO

mm

1,61

1__

2J03

2_2,

562

PE

SO

Kg/

Km

18,1

2128

,830

45,8

30

AIS

LA

MIE

NTO

ES

PE

SO

Rm

m

0,76

0,76

0,76

DIÁ

ME

TRO

mm

3,13

13,

552

4,08

2

PE

SO

Kg/

Km

7,64

28,

999

10,7

08

CH

AQ

UE

TAD

ISTA

NC

IAm

m

1,83

01,

920

2,21

0

ES

PE

SO

Rm

m

0,76

00,

760

0,76

0

ME

NO

Rm

m

4,65

15,

072

5,60

2

MA

YO

Rm

m

6,48

16,

992

7,81

2

PE

SO

Kg/

Km

24,0

3227

,045

32,3

21

PE

SO

TOTA

LK

g/K

m

49,7

9564

,874

88,8

58

CO

RR

IEN

TEA

30

°CA

mp

20 25 30

107

CAPITULO 5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

5.1 CONCLUSIONES.-

• El conocer las características eléctricas y los procesos de transformación

de las materias primas, ayudará al momento de seleccionar los tipos y

calibres de conductores que se adapten mejor a las necesidades de los

consumidores.

• Con la elaboración de las tablas de características de los diferentes

conductores, en las cuales se indican los valores mínimos permitidos o

requeridos por las normas, sin que la calidad del producto se vea afectada,

ayudará a controlar el consumo de materias primas.

• Los consumos de materias primas en conjunto con las características de

maquinarias y equipos, ayudan al fabricante a implementar sistemas de

costeo y de control, así como a ampliar su rango de producción y ser más

competitivos en el mercado que cubra o pueda hacerlo en el futuro.

• Para la fabricación de otros tipos de conductores, como THHN o THWN, la

aplicación de aislamiento en chaqueta es simultánea. La selección de la

extrusora para la última capa se basa en las capacidades de salida

indicadas en el numeral 3.5.1.2.5.

• De la experiencia en la fabricación de conductores eléctricos, se deduce

que la producción de cables concéntricos de menos de 7 hilos, a pesar de

estar definidos en las especificaciones, no son comúnmente fabricados

pues su uso no es generalizado.

108

En la producción de conductores eléctricos de hasta 2000 V, objeto de este

proyecto, el esfuerzo a la tracción no es un parámetro indispensable en la

definición de las características de estos productos. Para el cálculo de este

parámetro en cables para líneas aéreas se debe considerar, como en el

caso de cálculo de pesos y resistencia eléctrica en CD a 20°C, el factor de

cableado.

5.2 RECOMENDACIONES.-

• Se espera que este proyecto sirva como una guía para que las personas

involucradas, tanto estudiantes como profesores, en el estudio de energía

eléctrica conozcan las normas bajo las cuales los conductores eléctricos

son fabricados.

• Para el fabricante, éste proyecto, íe servirá como guía para seleccionar

equipos adecuados para la elaboración de este tipo de conductores e

inclusive para utilizar mejor las materias primas bajo parámetros de calidad

especificados.

• Con el análisis de este proyecto, tanto estudiantes de energía eléctrica

como de otras áreas como industrial y mecánica, pueden desarrollar temas

de estudio como: determinación de estándares de producción, sistemas de

tratamiento de solución de trefilación, comportamiento de dados de

trefilación, entre otros.

• A partir de los datos requeridos por la especificación, se determinaron las

características dimensionales y físicas de los conductores eléctricos, los

mismos que pueden ser la base para evaluar el sobreuso de materias

primas, por lo que recomiendo desarrollar un estudio de usage.

109

• Con el aparecimiento de muchos equipos de control, con tecnologías

modernas, como medidores de diámetro, medidores de capacitancia entre

otros, es recomendable el equipamiento de las líneas de producción con

éstos equipos.

• Cuando las máquinas como trefiladoras o cableadoras se utilizan tanto

para la fabricación de conductores de aluminio y cobre, deben ser

limpiadas totalmente antes de cambiar el tipo de material a fabricar, para

evitar la corrosión que produce la mezcla de estos dos materiales.

• Se recomienda analizar técnica y económicamente la conveniencia de

utilizar conductores de aluminio, en general, para instalaciones de

residencias y plantas industriales.

• Para evitar el desperdicio del producto terminado por fabricación

defectuosa es recomendable que los controles, en cada uno de los

procesos, sean minuciosos y documentados para corregir cualquier

defecto que se presente en los procesos iniciales con lo cual se evitan

pérdidas de materias primas y tiempo de producción.

• Los conductores deben ser instalados de tal manera que su temperatura de

operación no exceda de los valores especificados para cada tipo de

conductor.

• Si la temperatura del ambiente donde van a ser instalados los conductores

es diferente, a la especificada en las tablas, la capacidad de corriente debe

ser reajustada.

110

BIBLIOGRAFIA.-

• ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS, SECTION 2, VOL. 02. 03,

Nonferus metal producís, 1998.

• ICEA/NEMA, Thermoplastic - Insulated Wire and Cable for Transmission

and Distribution of Electrical Energy, National Electrical Manufactures, NY

1990, ICEA/NEMA S-61 -402.

• UL, Standard for Safety Thermoplastic - Insulated Wires and Cables, Tenth

Edition, Underwriters Laboratories Inc., 1991, UL-62,UL-83.

• NEC, National Electrical Code, 1999 Edition, National Fire Protection

Association, Inc., 1998.

• ELECTRICAL WIRE HANDBOOK, Wire Association International, 1983.

• CONFERENCE PROCEDINGS, Wire and Cable Technica! Symposium

(WCTS), 69 Th Annual Convention, Wire Association International, 1999.

• CONFERENCE PROCEDINGS, Wire and Cable Technical Symposium

(WCTS), 71 STAnnual Convention, Wire Association International, 2001.

111

ANEXO A

ESPECIFICACIONES DE PRODUCTOSY MATERIAS PRIMAS

*

112

TABLA 1. REQUERIMIENTOS FÍSICOS Y MECÁNICOS DE ALAMBRES

SÓLIDOS DE COBRE.

CALIBRE

AWG

1/0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

DIÁMETRO*

ALAMBRE

mils

324,9

289,3

257,6

229,4

204,3

181,9

162,0

144,3

128,5

114,4

101,9

90,7

80,8

72,0

64,1

57,1

50,8

45,3

40,3

35,9

32,0

28,5

25,3

22,6

mm

8,251

7,348

6,544

5,827

5,189

4,621

4,115

3,665

3,264

2,906

2,588

2,305

2,053

1,828

1,628

1,450

1,291

1,150

1,024

0,912

0,812

0,723

0,644

0,573

ÁREA SECCIÓN

TRANSVERSAL 20 °C

cmil

105534

83693

66371

52635

41741

33102

26251

20818

16510

13093

10383

8234

6530

5178

4107

3257

2583

2048

1624

1288

1022

810

642

509

mm

53,48

42,41

33,63

26,67

21,15

16,77

13,30

10,55

8,37

6,63

5,26

4,17

3,31

2,62

2,08

1,65

1,31

1,04

0,82

0,65

0,52

0,41

0,33

0,26

PESO POR

UNIDAD DE

LONGITUD

Kg/Km

475,39

377,00

298,98

237,10

188,03

149,11

118,25

93,78

74,37

58,98

46,77

37,09

29,41

23,33

18,50

14,67

11,63

9,23

7,32

5,80

4,60

3,65

2,89

2,30

ELONGACIÓN

MÍNIMA

%

35

30

30

30

30

30

30

30

30

30

25

25

25

25

25

25

25

25

25

25

25

25

25

25

* Estos valores de diámetros de alambre se los calculó a partir de la información del

Anexo B

113

TABLA 1. REQUERIMIENTOS FÍSICOS Y MECÁNICOS DE ALAMBRES

SÓLIDOS DE COBRE. (Continuación)

CALIBRE

AWG

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

DIÁMETRO*

ALAMBRE

mils

20,1

17,9

15,9

14,2

12,6

11,3

10,0

8,9

8,0

7,1

6,3

5,6

5,0

mm

0,511

0,455

0,405

0,361

0,321

0,286

0,255

0,227

0,202

0,180

0,160

0,143

0,127

ÁREA SECCIÓN

TRANSVERSAL 20 °C

cmil

404

320

254

202

160

127

101

80

63

50

40

32

25

mm

0,20

0,16

0,13

0,10

0,08

0,06

0,05

0,04

0,03

0,03

0,02

0,02

0,01

PESO POR

UNIDAD DE

LONGITUD

Kg/Km

1,82

1,44

1,14

0,91

0,72

0,57

0,45

0,36

0,28

0,23

0,18

0,14

0,11

ELONGACIÓN

MÍNIMA

%

20

20

20

20

20

20

15

15

15

15

15

15

15

* Estos valores de diámetros de alambre se los calculó a partir de la información del

Anexo B.

114

TABLA 2. CONSTRUCCIÓN DE CABLES CONCÉNTRICOS DE COBRE*.

CALIBRE

AWG/Kcmils

14

12

10

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

4/0

250

300

350

400

500

600

700

750

800

1000

ÁREA

SECCIÓN

TRANSVER.

cmils

4110

6530

10380

16510

26240

41740

66360

105600

133100

167800

211600

250000

300000

350000

400000

500000

600000

700000

750000

800000

1000000

CLASE A

NUM. DE

HILOS

#

-

-

-

-

-

7

7

7

7

7

7

19

19

19

19

37

37

61

61

61

61

DIAM. DE

HILOS

mils

-

-

-

-

-

77.2

97.4

112.8

137.9

154.8

173.9

114.7

125.7

135.7

145.1

116.2

127.3

107.1

110.9

114.5

128.0

CLASE B

NUM.DE

HILOS

#

7

7

7

7

7

7

7

19

19

19

19

37

37

37

37

37

61

61

61

61

61

DIAM. DE

HILOS

mils

24.2

30.5

38.5

48.6

61.2

77.2

97.4

74.5

83.7

94.0

105.5

82.2

90.0

97.3

104.0

116.2

99.2

107.1

110.9

114.5

128.0

CLASE C

NUM. DE

HILOS

#

19

19

19

19

19

19

19

37

37

37

37

61

61

61

61

61

91

91

91

91

91

DIAM. DE

HILOS

mils

14.7

18.5

23.4

29.5

37.2

46.9

59.1

53.4

60.0

67.3

75.6

64.0

70.1

75.7

81.0

90.5

81.2

87.7

90.8

93.8

104.8

CLASE D

NUM. DE

HILOS

#

37

37

37

37

37

37

37

61

61

61

61

91

91

91

91

91

127

127

127

127

127

DIAM. DE

HILOS

mils

10.5

13.3

16.7

21.1

26.6

33.6

42.4

41.6

46.7

52.4

58.9

52.4

57.4

62.0

66.3

74.1

68.7

74.2

76.8

79.4

88.7

* Referencia: ASTM B 8 - 90 Standard specification for concentric - Lay - Stranded Copper Conductors,Hard, Medium-Hard, or Soft.

115

TABLA 3. REQUERIMIENTOS DE ÁREA, DIÁMETRO Y PESO POR UNIDAD

DE LONGITUD EN CABLES CONCÉNTRICOS*.

CALIBRE

AWG/Kcmils

14

12

10

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

4/0

250

300

350

400

500

600

700

750

800

1000

ÁREA SECCIÓN

TRANSVERSAL

mm2

2.08

3.31

5.26

8.37

13.30

21.15

33.63

53.48

67.43

85.03

107.22

126.68

152.01

177.35

202.68

253.35

304.24

354.70

380.03

405.37

506.71

Diámetro nominal del cable

Clase A

mm

-

-

-

-

-

5.88

7.42

9.46

10.63

11.94

13.40

14.62

16.00

17.30

18.49

20.66

22.68

24.48

25.35

26.17

29.26

Clase B

mm

1.84

2.32

2.93

3.70

4.66

5.88

7.42

9.49

10.67

11.97

13.44

14.63

16.02

17.31

18.52

20.69

22.69

24.50

25.37

26.21

29.28

PESO /UNIDAD DE

LONGITUD

Kg/Km

18.91

30.06

47.81

76.01

120.87

192.23

305.57

485.86

612.77

772.64

974.26

1151.13

1381.39

1612.09

1841.74

2302.55

2763.36

3222.68

3453.83

3683.49

4605.11

* Referencia: ASTM B 8 - 90 Standard specification for concentric - Lay - Slrandcd Coppcr Conductors.Hard. Medium-Hard. or Soft.

116

TABLA 4. REQUERIMIENTOS FÍSICOS Y DE CONSTRUCCIÓN DE LOS

CABLES SUNCHADOS DE COBRE*.

CALIBRE

AWG/Kcmils

10

12

14

16

18

20

22

ÁREA

SECCIÓN

TRANSVERSAL

cmils

10383

6530

4107

2583

1624

1022

642

DIÁMETRO NOMINAL DEL CABLE

Clase J

28AWG

#

65

41

26

16

10

7

4

Clase K

30AWG

#

104

65

41

26

16

10

7

Clase L

32AWG

#

165

104

65

41

26

16

-

DIÁMETRO

CABLE

SUNCHADO

mm

3.00

2.36

1.88

1.50

1.20

0.94

0.77

PASO

CABLEADO

MÁXIMO

mm

63.5

50.8

41.2

31.8

25.4

25.4

20.3

TABLA 5. ESPESORES DE AISLAMIENTO TW Y UNIPOLARES UF*.

CALIBRE DEL

CONDUCTOR

AWG

14-9

8

6-2

1/0-4/0

ÁREA

CONDUCTORA

Kcmils

250 - 500

550- 1000

1100-2000

ESPESOR MÍNIMO DE AISLAMIENTO

PROMEDIO

mils

30

45

60

80

95

110

125

mm

0.76

1.14

1.52

2.03

2.41

2.79

3.18

EN UN PUNTO

míls

27

40

54

72

86

99

112

mm

0.69

1.02

1.37

1.83

2.18

2.51

2.84

* Referencia: ASTM B 174-90 Standard specifícation for Bunch - Stranded Copper Conductors foreléctrica! Conductors.

* Referencia: UL-83.

117

'TABLA 6. VOLTAJE DE DETECCIÓN DE FALLAS TW Y THW.

CALIBRE

AWG/Kcmils

14-9

8 - 7

6-2

1/0-4/0

250 - 500

550-1000

1100-2000

VOLTAJE

RMS

KV

7.5

10.0

10.0

12.5

15.0

17.5

20.0

TABLA 7. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN AGUA A 15.6°C Y 60°C DE TW*

CALIBRE

AWG/Kcmils

14

12

10

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

4/0

250

300

350

400

500

600

700

750

800

1000

ÁREA CONDUCTORA

Kcmils

4107

6530

10383

16510

26251

41741

66371

105534

133077

167806

211600

250000

300000

350000

400000

500000

600000

700000

750000

800000

1000000

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO MÍNIMA

Corto tiempo

Temperatura 15.6°C

Mil/Km

45

40

35

35

35

30

25

25

25

20

20

20

20

20

15

15

15

15

15

15

15

Largo tiempo

Temperatura 60°C

M£i/Km

0.030

0.025

0.025

0.025

0.025

0.020

0.015

0.020

0.015

0.015

0.015

0.015

0.015

0.015

0.010

0.010

0.010

0.010

0.010

0.010

0.010

* Referencia: UL - 83

118

TABLA 8. PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA DE TW y THW*.

RANGO

CALIBRES

AWG/Kcmils

14-9

8-2

1/0-4/0

250 - 500

550-1000

1100-2000

VOLTAJE AC

Voltios

TW

1500

2000

2500

3000

3500

4000

THW

2000

2000

2500

3000

3500

4000

TABLA 9. ESPESOR DE AISLAMIENTO THW*.

CALIBRE DEL

CONDUCTOR

AWG

14

12

10

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

4/0

SECCIÓN

CONDUCTORA

Kcmils

250 - 500

550- 1000

1100-2000


PROMEDIO

mils

45

45

45

60

60

60

60

80

80

80

80

95

110

125

mm

1.14

1.14

1.14

1.52

1.52

1.52

1.52

2.03

2.03

2.03

203

2.41

2.79

3.18

EN UN PUNTO

mils

40

40

40

54

54

54

54

72

72

72

72

86

99

112

mm

1,02

1.02

1.02

137

1.37

1.37

1.37

1.83

1.83

1.83

1.83

2.18

2.51

2.84

* Referencia UL - 83.

119

TABLA 10. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN AGUA A 15.6°C Y 75°C DE

THW*.

CALIBRE

AWG

14

12

10

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

4/0

ÁREA CONDUCTORA

Kcmils

250

300

350

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO MÍNIMA

Corto tiempo

Temperatura 15.6°C

Mil/Km

235

200

170

160

135

115

95

95

85

80

70

80

70

65

Largo tiempo

Temperatura 75°C

Mil/Km

0.155

0.135

0.115

0.105

0.090

0.075

0.060

0.065

0.060

0.055

0.050

0.050

0.050

0.045

TABLA 11. ESPESORES DE AISLAMIENTO DE TTU*.

CALIBRE

RANGO

AWG/Kcmil

8 -2

1/0-4/0

250- 500

600- 1000


PROMEDIO

mils

55

65

75

90

mm

1.40

1.65

1.90

2.29

EN UN PUNTO

mils

50

59

67

81

mm

1.26

1.49

1.71

2.06

* Referencia UL - 83.

120

TABLA 12. ESPESORES DE CHAQUETA DE TTU*.

CALIBRE

RANGO

AWG/Kcmil

8

6-2

1/0-4/0

250-1000

ESPESOR MÍNIMO DE CHAQUETA

PROMEDIO

mils

15

30

45

65

mm

0.38

0.76

1.14

1.65

EN UN PUNTO

mils

12

24

36

52

mm

0.31

0.61

0.91

1.32

TABLA 13. VOLTAJE DE DETECCIÓN DE FALLAS TTU*.

RANGO DE

CALIBRES

AWG/Kcmíls

8-2

1/0-4/0

250 - 500

550-1000

VOLTAJE

AC

KV

12.5

15.0

17.5

20.0

VOLTAJE

DC

KV

21

24

28.5

34.5

TABLA 14. PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA DE TTU

RANGO

CALIBRES

AWG/Kcmils

8-2

1/0-4/0

250 - 500

550-1000

VOLTAJE

AC

KV

7

8

9.5

11.5

VOLTAJE

DC

KV

21

24

28.5

34.5

* Referencia: ICEA NEMA

121

TABLA 15. ESPESORES DE AISLAMIENTO TFF Y GPT*.

CALIBRE DEL

CONDUCTOR

AWG

18

16

14

12

10


PROMEDIO

mils

30

30

45

45

45

mm

0.76

0.76

1.14

1.14

1.14

EN UN PUNTO

mils

27

27

40

40

40

mm

0.69

0.69

1.02

1.02

1.02

TABLA 16. DIMENSIONES DE CORDONES PARALELOS SPTs*.

TIPO

DE

CORDÓN

SPT1

SPT2

SPTS

SPTS

SPTS

SPTS

CALIBRE

DEL

CONDUCTOR

AWG

20

18

16

14

12

10


PROMEDIO MÍNIMO

A

mils

30

45

60

80

95

110

mm

0.76

1.14

1.52

2.03

2.41

2.79

MIMINAENUNPUNTO

B

mils

27

40

54

72

86

99

mm

0.69

1.02

1.37

1.83

2.16

2.51

DISTANCIA ENTRE

CORDONES

D

mils

45

80

110

110

110

110

mm

1.14

2.03

2.79

2.79

2.79

2.79


122

TABLA 17. ESPESORES DE AISLAMIENTO DE UNIPOLARES DE ST*.

CALIBRE DEL

CONDUCTOR

AWG

18

16

14

12

10

8

6

4

2


PROMEDIO

mils

30

30

45

45

45

60

60

60

60

mm

0.76

0.76

1.14

1.14

1.14

1.52

1.52

1.52

1.52

EN UN PUNTO

mils

27

27

40

40

40

54

54

54

54

mm

0.69

0.69

1.02

1.02

1.02

1.37

1.37

1.37

1.37

TABLA 18. LONGITUD DE PASO DE MULTIPOLARES DE ST*.

NUMERO DE

CONDUCTORESLONGITUD DE PASO DE CABLEADO

2

3

4

5 ó más

30 x diámetro del conductor aislado



15 x diámetro del núcleo

* La dirección de cableado será mano izquierda.


TABLA 19. ESPESORES DE CHAQUETA DE MULTIPOLARES DE ST*.

123

CALIBRE DEL

CONDUCTOR

AWG

18

16

14

12

10

8

8

6

6

4

4

2

2

NÚMERO DE

CONDUCTORES

#

2-4

2-4

2-4

2-4

2 - 4

2-3

4

2-3

4

2-3

4

2-3

4


PROMEDIO

mils

60

60

80

95

95

110

125

125

140

140

155

155

170

mm

1.52

1.52

2.03

2.41

2.41

2.79

3.18

3.18

3.56

3.56

3.94

3.94

4.32

EN UN PUNTO

mils

48

48

64

76

76

88

106

106

112

112

124

124

136

mm

1.22

1.22

1.63

1.93

1.93

2.24

2.54

2.54

2.84

2.84

3.15

3.15

3.45

TABLA 20. VOLTAJE DE DETECCIÓN DE FALLAS UNIPOLARES DE ST*.

RANGO

CALIBRE

AWG

18-16

14-10

8-2

VOLTAJE

AC

V

6.0

7.0

10.0

* Referencia: UL - 62.

TABLA 21. DIMENSIONES DE CHAQUETA UF*.

124

CALIBRE

AWG

2 X 1 4

2X12

2 X 1 0


PROMEDIO

mils

30

30

30

mm

0.76

0.76

0.76

EN UN PUNTO

mils

27

27

27

mm

0.69

0.69

0.69

DISTANCIA ENTRE

CENTROS

mils

183

192

221

mm

4.67

4.89

5.63

TABLA 22. PROPIEDADES DE MATERIALES CONDUCTORES**.

MATERIAL

Plata

Cobre suave

Cromo

Aluminio

Bronce

Tungsteno

Zinc

Molibdeno

Níquel

Densidad

g/cm3

10.51

8.89

6.93

2,703

8.89

18.86

7.06

9.63

8.83

Resistencia a

la tracción

Kg/cm2

65.10

62.00

—

44.95

116.25

86.80

69.75

99.20

86.80

Resistividad

Eléctrica

^mm2

m

0.016

0.017

0.026

0.028

0.069

0.055

0.057

0.057

0.078

Conductividad

eléctrica

%IACS

105

100

66

61

38

31

30

30

22

Temperatura

Fusión

°C

960

1083

1615

660

1070

3370

420

2620

1455

* Referencia: UL - 62* Referencia: ASTM B 49 - 90 Standard Specificaíion for Hot-Rolled Copper Redraw Rod for ElecíricalPurposes.* Referencia: ASTM B 49 - 90 Standard Specification for Hot-Rolled Copper Redraw Rod for ElectricalPurposes.

125

TABLA 23. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ALAMBRON DE COBRE*.

ELEMENTO QUÍMICO

Cobre mínimo

Teluro máx.

Selenio máx.

Bismuto máx.

Antimonio máx.

Arsénico máx.

Estaño máx.

Plomo máx.

Hierro máx.

Níquel máx.

Azufre máx.

Plata máx.

Oxígeno máx.

Mercurio máx.

Cadmio máx.

Fósforo máx.

Zinc máx.

Manganeso máx.

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

Ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

CONTENIDO

Alambren Tough Pitch

99.9%

2

2

1

4

5

5

8

10

10

15

25

100-650

Alambren libre de oxígeno

99.99%

2

3

1

4

5

2

5

10

10

15

25

5

1

1

3

1

0.5

TABLA 24. DIÁMETRO Y VARIACIÓN.

Diámetro Nominal

mm

6.4

6.4-19.0

19.0-25.0

25.0-35.0

Variación Permisible

mm

+ 0.51 -0.25

±0.38

±0.51

±0.76

* Referencia: ASTM B 49 - 90 Standard Specification for Hot-Rolled Copper Redraw Rod for ElectricalPurposes.

TABLA 25. PROPIEDADES DE TERMOPLÁSTICOS.

126

PROPIEDADES

Peso Específico g/cmj

Resistencia a la tracción final psi

Elongación Final %

Temperatura Max. operación °C

Temperatura Mín. operación °C

Resistividad volumétrica D - cm

Constante dieléctrica a IKHz

Factor de disipación a IKHz

TIPO DE MATERIALES

Cloruro de

polivinilo

1.35

3000

200

60 - 105

-40

8x l0 1 5

5.0

0.10

Polietileno

Baja Densidad

0.92

2200

625

75

-65

I x l O 1 7

2.25

0.0002

Alta Densidad

0.947

3400

250

—

-65

I x i O 1 7

2.32

0.0002

Polipropileno

0.902

5000

200

—

10

I x l O 1 7

2.22

0.0003

TABLA 26. PROPIEDADES MECÁNICAS DE PVC*.

PROPIEDAD

Resistencia a la tracción mínima

Elongación a la ruptura mínima

UNIDAD

psi

%

60 °C

1500

100

75 °C

2000

150

TABLA 27. PROPIEDADES MECÁNICAS DE POLIETILENO*.

PROPIEDAD

Resistencia a la tracción mínima

Elongación a la ruptura mínima

UNIDAD

psi

%

VALOR

1400

350

* Referencia: ASTM D 2219 - 93 and D 2220 - 93.* Referencia: ASTM D 1351 - 90.

127

TABLA 28. PROPIEDADES DE POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD.

PROPIEDADTemperatura de ExtrusiónDensidadRigidez dieléctricaFactor de disipaciónConstante DieléctricaResistencia a la tracciónElongaciónRigidez a la torsión

25°Co°c

-25°C-50°C

Deformación a 100°C

UNIDAD°C

g/cni3

Volts/mil

psi%psipsipsipsipsi%

VALOR1800.92550

0.00022.282200600

2300043000120000245000

20

TABLA 29. RESISTIVIDAD ELÉCTRICA A 20 °C Y 100% DE CONDUCTIVIDAD

UNIDADESQlb

milla2

ngm2

Qcmil

pie

Q/w/w2

muQ * pu Ig

uQ*cw

VALOR875.20

0.15328

10.371

0.017241

0.67879

1.7241

128

/»

ANEXO B

CÁLCULO DE DIÁMETROS Y ÁREASDE CONDUCTORES SÓLIDOS

129

DIÁMETRO Y ÁREA DE SECCIONAL TRANSVERSAL

NOMINALES ESTANDARIZADOS PARA CALIBRE AWG DE

ALMBRES SÓLIDOS.

ALCANCE.-

Este Anexo define la forma como se obtienen los valores nominales de

diámetro y área de sección transversal estandarizados por la norma o sistema de

calibración AWG.

La AWG (American Wire Gage) es un sistema de calibración utilizado, casi

tota/mente, en Estados Unidos; para designación de conductores eléctricos. Este

sistema es de designación inversa de los calibres, es decir que numéricamente a

mayor designación corresponde un diámetro menor. La temperatura de referencia

para todos los cálculos se toma a 20 °C.

a) Diámetros nominales estándar. -

El cálculo de los diámetros de estos alambres se basa en la ley matemática

convencional de la American Wire Gage, que utiliza una progresión

geométrica, donde la relación entre dos calibres adyacentes es r. Este

sistema de calibración toma como referencia los diámetros de dos

conductores cuyos calibres son 4/0 y 36 AWG, existiendo entre éstos 38

calibres intermedios. Tomando como base el calibre 36 AWG, cuyo

diámetro es 5 mils formamos una progresión geométrica ascendente.

Al contrario tomamos como referencia el diámetro del calibre 4/0 AWG para

formar la serie descendente donde la relación entre dos calibres

adyacentes es 1/r.

Paso 1 2 3 4 5 n 4 0

Calibre AWG 4/0 3/0 2/0 1/0 2 36

460 460 460 460 460 460Diámetro 460 -r- —r- —¡-

r r r r r r

130

Con cualquiera de estas dos series encontramos los diámetros de los

diámetros 1/0 calibres AWG, incluidos los dos extremos. Para encontrar los

diámetros de calibres mayores a 36 AWG igualmente se utiliza la misma

serie descendente tomando como inicio el calibre 36 AWG.

Paso 1 3 4 5 6 7 8 9 1 0 .

Calibre AWG 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45.

Diámetro 5Í3 3 4 5 6 7 g o _ i

mj|s r r r r r r r r r r

Donde:

n = Número de paso

r= 1.1229322

1/r = 0.89052571

b) Área de sección transversal a 20 °C.- El área de la sección transversal de

un conductor se puede calcular de acuerdo con ías siguientes fórmulas:

Ac = d2 [cmils]

Donde:

Ac = Área de la sección transversal del conductor [cmils]

d = Diámetro del conductor [mils]

Utilizando lo anterior se desarrolla el siguiente cuadro:

131

DIÁMETRO Y ÁREA NOMINAL ESTÁNDARES DE CONDUCTORES SÓLIDOS

PASO

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940

CALIBRE

AWG

4/0

3/02/01/0

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536

DIÁMETRO

ni ils

460,0409,6364,8324,9289,3257,6229.4204,3181,9162.0144.3128,5114,4101,990.780.X72,064,157,150,845,340,335,932,028,525,322,620,117.915.914,212,611.310.08,98,0

7,16,35,65,0

mm

11,68410,4059.2668.2517,3486,5445,8275,1894,6214,1153,6653,2642,9062,5882,3052,0531,8281,6281,4501,2911,1501,0240,9120,8120,7230.6440,5730,5110,4550,4050,3610,3210,2860,2550,2270,2020,1800,1600.1430.127

ÁREA SECCIÓN

TRANSVERSAL 20 °Ccmil

211600167806133077105534836936637152635417413310226251208181651013093103838234653051784107325725832048162412881022810642509404320254202160127101806350403225

mm2

107,2285,0367.4353.4842,4133,6326,6721,1516.7713,3010.558,376,635,264,173,312,622,081,651.311,040.820.650,520,410,330.260.200,160,130,100,080,060.050.040,030,030,020,020,01

132

ANEXO C

FIGURAS DE CONDUCTORES YLÍNEAS DE PRODUCCIÓN

ANEXO C

133

Figura 1. Conductor Tipo SPT.

Figura 2. Conductor Tipo UF.

134

Capstan Alambre

Figura 3. Principio de trefilación.

Figura 4. Línea de trefilación.

135

Figura 5. Distribución en línea de capstans.

•200

Motor

30,-rz, r_'—j-.

[ 3 2 1 93 UQ 75 132 j 93

1 3 ¿ j

40

Figura 6. Distribución cónica de capstans.

136

Aproximación \n

Figura 7. Geometría del dado de trefilación.

137

Figura 8. Línea de cableado.

138

Figura 9. Cableadora rígida.

r

139

Figura 10. Línea de extrusión.

Figura 11. Tornillo de extrusión.

'40

Figura 12. Extrusión a presión.

Figura 13. Extrusión tubular.

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ESCUELA DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA … · 2019. 4. 7. · 4.7 Tablas de características físicas y eléctricas de los conductores 99 CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES