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• Abel David Zapata Toledo

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CONDUCTORES Y CABLES ELÉCTRICOS 6.1 INTRODUCCIÓN  El término Conductor la aplica a todo alambre, cordón y Cable u otra forma de metal apropiado que se utiliza para conducir una corriente eléctrica  Se denomina alambre, a los Conductores sólidos, con cubierta aislante o sin el  El termino cable, se da a los doctores gruesos formados por una o varios alambres  Se denomina cordón, a los conductores, flexibles, formales por varios, hilos muy delgados 6.2 COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA INDUSTRIAL En una instalación eléctrica industrial intervienen como elementos principales para conducir, proteger y controlar la energía eléctrica y los dispositivos receptores, los siguientes elementos: -

Las Canalización eléctricas Los Conductores eléctricos Los dispositivos de protección y maniobra

6.2.1 Canalización eléctricos  Se entiende por canalización eléctricas a los medios que se emplean en las instalaciones eléctricas para contener a los inductores de manera que queden protegidos contra el deterioro mecánico y contaminación.  Los medios de canalización mas comunes que se emplean en las -

instalaciones eléctricas son Las tuberías, las bandejas o charoles, las canaletas o ductos aéreo , las zanjas, los ductos subterráneos, los canales subterráneos

6.2.2 Conductores Los conductores eléctricos tienen cualidades especificas difieren tanto en la características de los

materiales, empleados como en los aislamientos

construcción y protección del propio conductor. La mayor parte de los conductores empleados en las instalaciones eléctricas están hechos de cobre o aluminio por ser materiales con mayor conductividad y con un costa lo suficientemente bajo como para que resulten económicos

Comparativamente el aluminio es 16% menos conductor que el cobre, pero mucho mas liviano. El cobre en conductores eléctricos se distinguen tres temples o grados de suavidad del metal balando o recocido, con propiedades algo diferente siendo el cobre blando el de mayor conductividad eléctrica y el cobre el de mayor resistencia a la tracción.

6.3 CLASIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICO  Por lo general, los conductores eléctricos se fabrican de lección circular solido o cableado, dependiendo de la cantidad de corriente que vayan o conducía y del lugar donde se instalara.  Los conductores se pueden clasificar por su constitución, por el numero de polos y por el aislamiento. 6.3.1 Por su Constitución Se dividen en todos (alambres) condón y cables -

Por el hilo se entiende el conductor formado por una sola alma

-

(alambre) de cobre o aluminios El condón es un conductor flexible formado por varios hilos de sección

-

delgada y unida electrónicamente. El cable es un conductor formado por hilos mas gruesos que los condones, los cuales pueden set de forma redonda

6.3.2 Por el número de Polos a.- Se dividen e unipolares y multipolares Los Conductores son aquellos que están constituidos por un solo hilo cordón o cable mientras que los multipolares son aquellos que están constituidos por varios hilos, condones o cables aislados entre si. b. Por su aislamiento Un conductor eléctrico se considera aislado cuando está protegida por algún tipo de material aislante, los productos utilizados en el aislamiento de los conductores son principalmente materiales termoplásticos (cloruro de polivinilo, prolietileno, poliestireno,) o el papel impregnado en aceite 6.3.3

LOS AISLAMIENTOS LOS CONDUCTORES SE PUEDEN CLASIFICAR EN CONDUCTORES DE USO GENERAL

Son aquellos que están constituidos por el conductor, la pantalla semiconductora para permitir que los esfuerzos eléctricos en aislamiento sea de forma radial y simétrica. Principalmente se utilizan en redes de distribución aéreos, redes de distribución subterráneas, circuitos alimentadores y circuitos derivados en instalaciones del tipo industrial 6.4 CABLE DE LOS CONDUCTORES Para la fabricación de los conductores eléctricos se emplean los sistemas de medidas para el calibre de los conductores -

Métrico decimal Sistema norteamericano A.W.G American Wire Gage MCM

6.4.1 SISTEMA MÉTRICO DECIMAL El calibre de los Conductores según “Internacional electrotechemica Comision” asi tenemos las siguientes secciones normalización 1.5 mm2, 2.5 mm2, 4m m2, 6m m2 10 m m2

16 m m2 25 m m2 35 mm2 etc

6.4.2 SISTEMA AWG El calibre de los conductores según “American Wire Gare (AWG) designa mediante números que representan aproximadamente los pases sucesivos del proceso de estirado del alambre durante su fabricación. La relación entre los diámetros de los calibres AWG consecutivos de mayor a menor es 1.123 Ejemplo

6.4.3 SISTEMA MCM En las tablas de conductores inglesas y americanas se emplea el Mil circular (MCM) como Unidad normal que el calibre de los conductores El circular mil (CM) es un circulo que tiene un diámetro de 0.001 una milésima de pulgada luego se tendrá 1cm = 25.4 x 0.0001 = 0.0254 mm El área del CM será: Área CM = Area C.M = 0.0005067 mm Como área MCM = 05 mm Las medidas normalizadas para los calibres de los Conductores en MCM son 250 MCM 300 MCM, 350 MCM, 400MCM, 500MCM

Tabla – 6.1 capacidad de corriente en conductores (Sistema AWG) Calibre

del

Sección

conductor

trasversal

AWG- MCM

MM2

Instalación en tubo Instalación al aire libre Temperatura máxima de operación del conductor 60°C TW 75°C THW 60°C TW -TWT 75°C THW 3 5

22

0.324

20

0.517

5

8

18

0.821

7

10

16

1.310

10

15

14

2.080

15

15

20

22

12

3.310

20

20

25

28

10

5.260

30

30

40

45

Ejemplo: 14 AWG 1MCM

0.5mm2

2.080 m m2

X

Tabla 6.2 capacidad de corriente en condiciones (sistema métrico decimal) Calibre

del

Sección

conductor

trasversal

AWG- MCM

MM2

Instalación en tubo Instalación al aire libre Temperatura máxima de operación del conductor 60°C 75°C 60°C TW 75°C 90°C 105°C TW

TH

-TWT

60°C

THH

W

W

0.50

4

7

7

0.75

6

9

9

1.0

8

11

11

1.5

10

12

22

16

16

18

27

16

2.5

18

20

27

22

22

25

34

22

4

25

27

34

32

32

37

46

32

6

35

38

42

45

45

52

60

45

6.5 CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS TIPOS DE CONDUCTORES 6.5.1 Alambres y cables tipo TW Conductor

de cabre electrolítico blando , solido o cableado concretico, con

aislamiento de cloruro de povinilo (PVC) pueden operar hasta 60°C y su tensión de servicio dependiendo de la marca, puede ser de 600V o 750V Se utiliza instalaciones en el interés de locales con ambiente seco o húmedo conexiones de tableros de central, etc.

6.5.2 ALAMBRES Y CABLES TIPO THW Conductor del cobre electrónico blando o cableado concéntrico con aislamiento de cloruro de polivinido (PUC especial resistente al calor, humedad aceites y agentes químicos pueden operar hasta 75 °C y su tensión de servicio dependiendo de la marca pueden ser de 600V o 750v. Se utiliza en servicios públicos, hoteles, almacenes, industrias, conexión de tableros de control y en general, en todas las instalaciones donde se requieren características superiores al TW especialmente donde se producen sobre cargas frecuentes.

se aplica en instalaciones

6.5.3 ALAMBRES Y CABLES TIPO THHW Resistente al calor y humedad, pueden operar hasta 105°C y su tensión de servicio puede set de 600v o 750V Se utilizan principalmente dentro de aparatos de alumbrado con lámparas de descarga con temperatura ambiente mexicana de 70°C 6.5.4 ALAMBRES Y CABLES PLASTOTENE TIPO CPI Se utilizan en redes de distribución y secundaria, distribución al aire libre en plantas industriales, minas, etc. 6.5.5. Cables biplasto tipo TWT Se utilizan en instalaciones interiores o empotradas directamente en el interior de muros o paredes sobre armaduras metálicas y de madera.

6.5.6 Cables tipo NYY Unipolares, dúplex y Triplex Se utiliza en instalaciones interiores, visibles o empotradas directamente en el interior de muros o paredes, sobre armaduras metálicas y de madera.

6.5.6 Cables tipo NYY unipolares, dúplex y triplex Contutor de cobre electrónico blando, solidos o cableado, concéntricos aislados y con cubierta exterior individualidad con cloruro de polivinito (PVC) pueden operar hasta 80°C y su tensión de servicio es hasta 1000V – Se le utiliza en redes de distribución en baja tensión y en circuitos alimentadores en instalaciones del tipo industrial. 6.5.7 Cables tipo NYY bipolares tripolares y tetrapolares Conductor

de cobre electrolítico blando, solido o cableado con aislamiento de

cloruro de polivinilo (PVC) reunidos con material de relleno de PVC y cubierta de PVC pueden operar hasta 80C° y su tensión de servicio es hasta 1000V se le utiliza en redes de distribución en baja tensión y circuitos alimentadores en instalaciones del tipo industrial

6.5.8 Cables tipos NKY Conductor de cobre electrolítico blando, solido o cableado, aislamiento de cinta de papel reunión de las tres fases con cinta de papel, el conjunto impregnado con aceite no migrante con cubierta interior de aleación de plomo y cubierta de cloruro de plomo, cubierta exterior de cloruro de polivinilo (PCV) los cables de baja tensión operan hasta 80°C, 1000 tienen la cubierta de color negro Los cables de media tensión operan hasta 55°C, 10 000v y tienen la cubierta exterior de color rojo se le utiliza en redes de distribución en baja o media tensión

6.6 REDES DE DISTRIBUCIÓN AÉREA Los Componentes de una red de distribución aérea son: a. b. c. d. e.

Conductores Aisladores Crucetas y armados constructivos Ferretería eléctrica Equipos de protección

6.6.1 Conductores Desde el punto de Vista de redes de distribución los Conductores más usados son de cobre y de aleación de aluminio desde el punto de vista eléctrico los mejores conductores don el oro y la plata, pero no son empleados por los altos costos involucrados. En líneas de baja tensión se emplea casi exclusivamente cobre en líneas de media y alta tensión se emplea cables de aluminio con alma de acero los conductores empleados sean de cobre o aluminio son sin aislamiento es decir desnudos y a que en estos niveles de tensión media y alta tensión.

Presentan series desventajas entre las que podemos mencionar:

-

El conductor desnudo es una advertencia de peligro por si mismo en cambio el conductor forrado es frecuentemente dañado durante la instalación y constituye un

-

peligro potencial para el que manipula Tiene mayor costo debido a la presencia del aislamiento Como tiene mayor diámetro y mayor peso, se requiere de parte mas robustos y de mayor resistencia mecánica esto también incrementa los costos de instalación. a. Lesiones mínimas permitías: Cobre : 10 mm2 Aleación de aluminio : 16mm2 Cobre : 10 mm2 (red secundaria) b. Tipo de conductor Cableado desnudo y con céntrico en forma Cables rígidos con forro c. Esfuerzo mínimo de natura Cobre duro : 42 Kg/mm2 Cobre semiduro 35Kg/mm2 (red primaria) Aleación de aluminio : 28Kg/mm2

RED PRIMARIA Los conductores van en postes de 12m de longitud y se pueden conductores de cobre desnudo o aluminio Los vanos son de d= 60m 2.5% Se recomienda la utilización de conductor de aleación de aluminio por ser mas resistente a la corrosión especialmente salimos y es mas económico que el cobre Red secundaria Cobre semiduro : 35Kg/mm2 6.6.1 Conductores de cobre    

Tiene buena conductividad eléctrica Buena resistividad mecánica La resistencia de ruptura es de 42 Kg/mm2 como mínimo 35 Kg en cobre similares Se usa por lo general en red primaria y red secundaria raras veces eb líneas de

sub transmisión o trasmisión.  Deben tener fuerza de 99.9%  Tienen gran inconveniente de su costo es muy elevado

 Se usa por su alta resistencia a la corrosión en zonas con atmosferas solubles y zonas industriales donde pueden estar sometidos a la acción de humos y vapores corrosivos. 6.6.1 Conductores de aluminio Es fabricado en forma de conductores cableados Para prevenía su fragilidad las capaz interiores enlazarse con producto neutro La resistencia de ruptura es menor que el cobre La ventaja con respecto al cobre que permita menor pes a igualdad de conectividad eléctrica La desventaja es su débil resistencia mecánica Se une en líneas e corta longitud Presenta menor corrosión a los efectos, atmosféricos y salinos Tipos : a. Aleación de alumnos a ALDREY o ALMELEC b. Alma de Acero o ACRS c. ACAR (Aleación de AL en alambre de Acero( d. COOPER WELD e. Alumo WELD cable de guarda 6.7 Estudio de conductores en líneas de transmisión 6.7.1 Introducción Es este capítulo se trata de examinar las limitaciones previas a la selección del conductor a fin de reducir el verso posible e alternativas, hallando la sección mínima de cada material. El uso conductores especiales por su costo estaría limitado a casos especiales por lo que usualmente el análisis versa sobre los siguientes materiales. Aleación de aluminio ACSR Aluminio puro ACAR Cobre Por lo general la mínima sección se obtiene por caída de tensión en líneas de media tensión y por efecto corona para líneas de alta tensión 6.7.2 TIPOS DE CONDUCTORES USADOS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

En la norma DGE 019 – CA-2/1983 publicado por el Ministerio de Energía y Minas se indica que para redes de distribución secundaria y primaria, los materiales conductores

más

usados

en

la

conducción

de

corriente

eléctrica

son

tradicionalmente el Cobre el aluminio y la aleación de alumnos. En líneas de trasmisión no existe ninguna norma que regule el tipo conductos y usar como referencia podemos tomar el reglamento de alta tensión de España el cual indica que en líneas de trasmisión de utiliza: a. Conductores de aluminio desnudo tipo AAC (RLL alumninun conductor) b. Conductores de aleación de aluminio tipo AAAC (ALL alumninun conductor) c. Conductores de aluminio reforzado con Acero tipo ACSR (alumninun conductor Steel reinforced) d. Conductores de aluminio reforzado con aleación tipo ACAR Todos estos conductores están formados por hilos trenzados helicoidalmente alrededor de un hilo central

a. CONDUCTORES DE ALUMINIO -

Estos conductores están compuestos de tubos de aluminio puro 1350-H19 y son

-

utilizados en líneas de trasmisión Se utiliza en tramos o vanos cortos debido que tiene una baja resistencia a la

-

tracción mecánica Actualmente este tipo de conductores no son muy utilizados Estos conductores se fabrican baja las siguientes normas ASTM B230 el cual se refiere a alambres de aluminio para uso eléctrico ASTM B231, el cual se refiere a conductores trenzados de aluminio tipo 1350-H19 en capas concéntricas.

b. CENCUATES DE ALEACION DE ALUMNIO (AAAC) - Estos conductores están compuestos de hilos de aleación de aluminios 6201- T81 esta aleación esta compuesta por 98.7%, 05% de magnesio, 05 de siticio y 0.3% -

de hierro Se utiliza cuando por razones de diseño de la línea se necesita una elevara relación carga de rotura peso

-

Estos conductores presentan una buena resistencia a la corrosión por lo que son

-

especialmente útiles en zonas costeras o zonas de alta contaminación ambiental Estos conductores se fabrican baja las siguientes normas. ASTM B – 398 el cual se refiere a alambres de aleación de aluminio tipo 6201- T81 para propósitos eléctrico ASTM B – 399 el cual refiere a conductores trenzados de aleación de aluminio tipo 6201-T81 en capas

c. CONDUCTORES DE ALUMINIO REFORZADO CON ACERO ACSR) - Estos Conductores están compuestos de hilos de alumnio puro 1350-H19 -

reforzados con hilos de acero recubiertos con Zinc conocidos como alma de acero Estos condures ofrecen muy buena carga de nocturna es útil para el diseño de lineas con vanos mas largos Estos conductores de fabrican bajo las siguientes normas: ASTM B230, el cual se refiere a alambres de alumnio para propósitos eléctricos ASTM B231, el cual se refiere a Conductores trenzados de alumnos tipo 1350-H19 en capaz concéntricas. ASTM B232, el cual se refiere a conductores trenzados de aluminio reforzados con acero. ASTM B498 el cual se refiere a alambre de acero recubierto con Zinc para conductores de aluminio reforzados con acero. ASTM B500, el cual se refiere a cables de acero recubiertos con ZINC para conductores de aluminio reforzados con acero.

d. Conductores de aluminio Reforzados con aleación - Estos conductores están compuestos de hilos de aluminio pura 1350 H19 -

reforzados con hilos de aleación de aluminio 6201T81 Estos Conductores ofrecen una buena resistencia a la tracción y una relación carga de rotura – Peso, buena resistencia mecánica y capacidad de Corriente que

-

el ACSR Estos conductores se fabrican bajo las siguientes normas ASTM B230 el cual se refiere a amables de aluminio para propósitos eléctricos ASTM B398, el cual se refiere a alambres de aleación de aluminio 6201-T81 para propósitos eléctricos ASTM B524, el cual se refiere a conductores trenzados de alumnio reforzados con aleación de aluminio.

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