CONDUCTORES ELÉCTRICOS USADOS

EN MT Y BTINTEGRANTES

ELIGHEOR COHILC.I.:19170084

BRYAN HINOJOSAC.I.:19170086

ARGIMIRO YANEZC.I.:19779466

CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE MT Y BT

Se le denominarán líneas de media tensión (MT) a las tensiones nominales entre 1 y 36 Kilovoltios (kV).

En un cable eléctrico aislado de MT se distinguen tres elementos fundamentales: conductor, aislamiento y protecciones.

En los cables de baja tensión (BT) los cuales comprenden las tensiones nominales iguales o inferiores a 1 Kilovoltios (kV), para aislar al conductor del entorno, suele ser suficiente una capa de aislante o, simplemente, el aislante más una cubierta exterior; sin embargo, en los usos para media tensión (MT), se hace necesario dotar a los cables de un conjunto de capas protectoras donde cada una cumpla una función específica. Si se observa un cable estándar de MT (12/20 kV), se pueden apreciar en él las siguientes capas:

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UNA DE ESTAS CAPASCARACTERISTICAS PRINCIPALES DE CADA

Conductor: Este elemento cumple la función de conducir la corriente eléctrica desde las Centrales Generadoras a los centros de distribución (subestaciones, redes y empalmes), para alimentar a los diferentes centros de consumo (industriales, grupos habitacionales, etc.). Los conductores de los cables están constituidos por cuerdas redondas compactas de cobre recocido o de aluminio, la compactación permite obtener superficies más lisas y diámetros de cuerdas menores.

Si bien a cualquier conductor aislado se le denomina cable, existe una gran variedad de nombres que permiten identificar con precisión la composición de los conductores:

Hilo: Conductor constituido por un solo alambre. Si es de gran sección se le denomina barra.

Cuerda: Conjunto de hilos que torcidos forman un solo cuerpo. Puede ser cuerda normal o cuerda compacta si los hilos están compactados.

Filástica: Cuerda formada por un conjunto de hilos de pequeño diámetro que, sola o torcida con otras semejantes, constituye el conductor de un cable flexible.

Alma: Conjunto formado por el conductor y su correspondiente aislamiento.

Cable: Reunión, formando un solo cuerpo, de una o varias almas protegidas con recubrimientos adecuados a su uso.

TIPOS DE CONDUCTORES

Por su constitución

Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o hilo conductor.

Se emplea en líneas aéreas, como conductor desnudo o aislado, en instalaciones eléctricas a la intemperie, en ductos o directamente sobre aisladores.

Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le otorga una gran flexibilidad.

Por su número de conductores

Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, es independiente de otros conductores, con aislación y con o sin cubierta protectora, y se utiliza para conectar una sola fase o neutro.

Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí, envuelta cada una por su respectiva capa de aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes.

Por sus condiciones de uso

Conductor Desnudo: Conductor que no tiene cubierta ni aislante eléctrico de ninguna especie.

Estos son alambres o cables utilizados en:

Líneas aéreas de redes urbanas y suburbanas.

Tendidos aéreos de alta tensión a la intemperie.

Líneas aéreas de contacto para ferrocarriles y trolebuses.

Conductor Aislado: Conductor que está dentro de un material de composición y espesor aceptado como medio aislante.

Estos son alambres o cables utilizados en:

Líneas aéreas de distribución y poder, empalmes, etc.

Instalaciones interiores de fuerza motriz y alumbrado, ubicadas en ambientes de distintas naturaleza y con diferentes tipos de canalización.

Tendido aéreos en faenas mineras (tronadura, grúas, perforadoras, etc.).

Tendidos directamente bajo tierra, bandejas o ductos.

Minas subterráneas para piques y galerías.Control y comando de circuitos eléctricos (subestaciones, industriales, etc.).

Tendidos eléctricos en zonas de hornos y altas temperaturas.

Tendidos eléctricos bajo el agua (cable submarino) y en barcos (conductores navales).Otros que requieren condiciones de seguridad.

Capas semiconductoras: Son unas delgadas capas de polímero (compuesto orgánico de propiedades físicas y químicas similares a las de las resinas naturales), generalmente de la misma composición básica que el material aislante. Este polímero suele mezclarse con productos conductores (negro de humo: polvo fino de carbón) para reducir su resistencia de aislamiento.

Su misión es evitar que puntos huecos del cable estén sometidos a intensos campos eléctricos, en los que la presencia de aire o vapor de agua dieran origen a la producción de descargas parciales (ionización).

Se colocan dos capas semiconductoras:

Capa semiconductora interna: Está en íntimo contacto con el conductor. Su misión es alisar el campo eléctrico más próximo al conductor, haciéndolo perfectamente cilíndrico y disminuyendo el riesgo de formación de puntos de ionización en la parte del aislamiento en la que el campo eléctrico es más intenso.

Capa semiconductora externa: Esta capa cumple la misma función que la anterior, pero en la parte exterior del aislamiento. Se fabrican de tal manera que, aun estando en íntimo contacto con el aislamiento, son fácilmente separables de él (SF, separado fácil o en frío).

Aislamiento: Es la envoltura aislante aplicada sobre el conductor. El material aislante se coloca alrededor del conductor de tal manera que lo cubra totalmente. Su espesor ha de ser adecuado a la tensión de servicio del cable, de modo que el campo eléctrico a que está sometido el aislamiento sea muy inferior a la tensión de perforación o rigidez dieléctrica. Los materiales aislantes más utilizados en cables de MT (20 kV) son:

Los principales materiales utilizados como aislantes en redes de distribución eléctrica, tanto de MT como de BT son: polietileno reticulado (XLPE), etileno-propilieno (EPR) y etileno-propileno de alto módulo (HEPR).

De forma breve, se pueden destacar las siguientes diferencias entre ellos:

XLPE y EPR: Poseen características muy similares en cuanto a capacidad de carga, temperaturas de trabajo y dimensiones, pero se diferencian en que el XLPE es más rígido y más barato.

EPR y HEPR: El EPR posee características mecánicas (carga de rotura, módulo de elasticidad, etc.) relativamente bajas que son mejoradas por el HEPR, esto hace que un cable aislado con HEPR posea menores dimensiones y sea más fácil de instalar y transportar El HEPR puede trabajar a una temperatura de servicio de 105 °C, frente a los 90 °C del EPR. Por tanto, el HEPR podrá transmitir más potencia.

XLPE, EPR, HEPR y PVC: La gran diferencia entre los tres primeros y el PVC es la termoestabilidad que presentan los primeros, frente a la de termoplasticidad que ofrece el PVC, reaccionando, por tanto, de manera distinta frente a los cambios de temperatura. Así, el PVC al calentarse se reblandece y cambia de forma, mientras que el XLPE, EPR y HEPR, gracias al proceso de reticulación, no modifican sus propiedades mecánicas por los cambios de temperatura. En conclusión, son más estables a la temperatura y ello hace que sean más adecuados para las redes eléctricas de gran potencia.

Por otro lado, en instalaciones eléctricas interiores, los aislamientos más usados son: policloruro de vinilo (PVC) y poliolefina (Z1). Ambos son materiales termoplásticos y de temperatura asignada 70 °C, la gran diferencia entre ellos es la nula emisión de gases halógenos de la poliolefina en su combustión. Una prueba curiosa consiste en quemar un trozo de PVC y otro de poliolefina, se puede ver el humo negro y de olor fuerte del PVC, y la poca emisión de humo y de olor similar a la cera de la poliolefina.

Los materiales aislantes deben presentar una serie de características que permitan definir cuál es el cable más adecuado para cada tipo de instalación, la siguiente tabla indica alguna de esas características.

Pantallas: Son elementos metálicos que desempeñan distintas misiones, entre las que destacan:

Confinar el campo eléctrico en el interior del cable.

Lograr una distribución simétrica y radial del esfuerzo eléctrico en el seno del aislamiento.

Limitar la influencia mutua entre cables eléctricos.

Proteger el cable contra las interferencias exteriores electrostáticas o electromagnéticas (cables para transmisión de corrientes débiles).

Evitar, o al menos reducir, el peligro de electrocuciones, derivando a tierra una eventual corriente de defecto.

Según sea su misión, están constituidas por:

Cinta de papel metalizado (pantalla electrostática).

Trenza de hilos de cobre o mixta de cobre y textil (pantalla electromagnética flexible).

Corona de hilos de cobre (cables de MT o AT).

Corona mixta de hilos de cobre y acero (obras públicas o minería).

Tubo de plomo (cables papel impregnado).

Las pantallas se designan con la letra H.

Cinta de poliéster: Se trata de una cinta de fajado que cubre la pantalla evitando que, en el proceso de fabricación, la extrusión de la cubierta penetre entre los hilos dificultando la retirada de la misma a la hora de confeccionar accesorios.

Cubierta exterior: Se compone de elementos de protección mecánica, no metálicos, que sirven para proteger al cable frente a agentes exteriores dañinos, ya sean de tipo químico, biológico, atmosférico, abrasivo, etc.

Los materiales más usados como cubiertas son:

Las capas mencionadas aparecen en la mayor parte de los cables eléctricos; sin embargo, pueden ser necesarios otros elementos en función de las características particulares de cada cable. Un caso de singular importancia es el del cable tripolar, este está constituido por tres almas o venas conductoras independientes reunidas bajo un envolvente común.

En los cables tripolares, además de las capas ya mencionadas, aparecen otras capas adicionales:

Relleno o cubierta interior: Capa que se aplica en los cables tripolares para dar forma cilíndrica al conjunto de los conductores aislados y apantallados. En el caso de que la pantalla y la armadura estén constituidas

por materiales diferentes, deberán estar separadas por una cubierta estanca.

Armadura: Recubrimiento metálico destinado a proteger el cable contra las acciones mecánicas exteriores.

Está constituida por flejes o alambres metálicos dispuestos sobre un asiento apropiado bajo la cubierta exterior, así la armadura queda protegida frente a la corrosión química o electrolítica. Generalmente, las armaduras de alambres se sujetan mediante una contraespira.

La armadura asume diversas funciones entre las que cabe distinguir:

Refuerzo mecánico, aconsejable según la forma de instalación y utilización.

Pantalla eléctrica antiaccidentes. Barrera de protección contra roedores,

insectos o larvas.

Los tipos de armadura utilizados son los siguientes:

Para cables tripolares: dos flejes de hierro (tipo F) y una corona de alambres de acero (tipo M).

Para cables unipolares: dos flejes de aluminio y sus aleaciones (tipo FA), y una corona de alambres de aluminio y sus aleaciones (tipo MA).

Para finalizar este apartado se presenta la siguiente tabla donde se resume la variedad de materiales empleados en la constitución de cables eléctricos, así como su letra identificativa.

Normas para la designación de cables en MT

El orden de designación de las distintas capas de un cable de MT será desde la capa más interior (aislamiento) hacia la más exterior (cubierta), siendo lo más habitual la designación aislante, pantalla y cubierta. En los cables que presenten capas de relleno y/o armaduras, se designarán estas según aparezcan en el orden ya mencionado.

Algunas cuestiones al respecto son:

Las capas semiconductoras no se designan.

Si la cuerda conductora es compacta, se designa mediante la letra K junto a la sección (no siempre se hace).

Posteriormente se designará el nivel de aislamiento del cable y se indicará la sección del conductor y su naturaleza (si es cobre no se designa, si es aluminio se indicará Al).

Los cables unipolares se designan anteponiendo siempre:

1 x Sección

Los cables multipolares se designan anteponiendo siempre:

NºConductores x Sección

Tensión máxima permanente para cables de MT y BT

Es conveniente saber qué valor máximo de tensión pueden soportar los cables de forma continua, especialmente en redes de MT. Para cables a partir de 1kV, se definen los siguientes valores nominales en corriente alterna:

Uo: Tensión nominal eficaz a frecuencia industrial, entre cada conductor y la pantalla o la cubierta, para la que se ha diseñado el cable y sus accesorios.

U: Tensión nominal eficaz a frecuencia industrial, entre dos conductores cualesquiera, para la que se ha diseñado el cable y sus accesorios.

En una red de 12/20 kV se tendría Uo = 12 kV y U = 20 kV

Estos valores son nominales, valores de referencia, por lo tanto, no quiere decir esto que U sea el valor máximo al que puede trabajar el cable, ese valor viene definido por Um.

Um: Tensión máxima eficaz a frecuencia industrial, entre dos conductores cualesquiera, para la que se ha diseñado el cable y sus accesorios. Es el valor eficaz más elevado de la tensión que puede ser soportado en condiciones normales de explotación, en cualquier instante y en cualquier punto de la red.

También pueden definirse para BT:

Uo: Valor nominal de tensión eficaz entre un conductor aislado y tierra (recubrimiento metálico del cable o el medio circundante).

U: Valor nominal de la tensión eficaz entre dos conductores de fase cualquiera de un cable multiconductor o de un sistema de cables unipolares.

Según los parámetros definidos, las tensiones máximas deben cumplir los siguientes requisitos:

Tensión máxima: (x 1,1) 495/825 V en alterna (10%).

Tensión máxima: (x 1,5) 675/1125 V en continua (50%).

En las siguientes tablas se pueden ver los valores máximos de tensión:

Respecto a BT:

Respecto a MT:

Designación de cables de BT y su representación gráfica

Para definir un cable de baja tensión (BT) habrá que tener en cuenta dos aspectos: por un lado el sistema de distribución y por otro las características del conductor.

El sistema de distribución:Se parte de una línea que representa el cable. Sobre ella se especifica:

Tipo de corriente: continua (–) o alterna (~).

Si posee neutro: (N). Si es: trifásico (3) o monofásico (nada

en este caso). La Frecuencia (50 Hz ó 60 Hz) y la

Tensión de Alimentación que corresponda.

Las características del conductor: Bajo la línea que representa el cable se especifican dos aspectos:

Conductores de la misma sección (número de conductores por sección, ya sean de Cu o Al).

Conductores de distinta sección (número de conductores por sección, ya sean de Cu o Al).

Para denominar los conductores se utiliza la siguiente nomenclatura:

Fases: L1, L2, L3 (UNE ) R, S, T (DIN).

Neutro: N. Conductor de tierra: E, T. Conductor de protección: PE.

Según lo anterior, por ejemplo, para un circuito de CA trifásico a una frecuencia de 50 Hz, a 400 V, que conste de tres conductores de 125 mm2 más neutro de 50 mm2, siendo todos de cobre, quedaría:

Clases de conductores para Cu y para Al

Los conductores pueden clasificarse según su grado de flexibilidad o rigidez dando lugar a las siguientes clases:

Clase 1: Conductor rígido de un solo alambre (- U ).

Clase 2: Conductor rígido de varios alambres cableados (- R ).

Clase 5: Conductor flexible de varios alambres finos.

No apto para usos móviles (- K ). Apto para usos móviles (- F ).

Clase 6: Conductor extraflexible para usos móviles (- H ).

Designación normalizada de cables para 0,6/1 kV. Cables para transporte de energía con dieléctricos secos

Los materiales utilizados en cables de BT para 0,6/1 kV, así como su letra identificativa, se exponen en la siguiente tabla:

Es importante recordar que el aislamiento de los cables suele tener una función eléctrica, separar la parte activa (conductor) de su entorno. Por otro lado, las cubiertas tienen, sobre todo, la función mecánica de proteger el cable de eventuales agresiones durante el tendido y la posterior vida útil.

Los cables con aislamiento y cubierta unipolares no tienen asignadas diferentes coloraciones (su aislamiento es normalmente siempre negro y la cubierta negra en la mayoría de los casos), de ahí que su identificación sea un poco más laboriosa, dejando en manos del instalador la posibilidad de identificar el cable mediante algún señalizador.

En la actualidad, el cable tradicional de aluminio RV empleado en distribución de energía en BT está siendo sustituido por una nueva versión con cubierta de poliolefina RZ1-XZ1.

Designación de cables eléctricos de tensión asignada hasta 450/750 V

El sistema utilizado para la designación de un cable consta de tres bloques y, en su conjunto, es una secuencia de símbolos donde cada uno de ellos, según su posición, tiene un significado previamente establecido.

En la tabla de la página siguiente se han incluido todos los símbolos utilizados en la denominación de los tipos constructivos de cables de uso general.

Código de colores

La Identificación de los conductores aislados de los cables define el código de coloración común para todo tipo de cables.

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GUIA DE LOS CABLES QUE CUMPLEN CON LAS PRESCRIPCIONES DE LAS DIVERSAS ITC – BT

CONDUCTORES ELÉCTRICOS USADOS EN MT Y BT

ELIGHEOR COHIL

BRYAN HINOJOSA

ARGIMIRO YANEZ