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HERRAJES PARA EL MONTAJE DE REDES ELECTRICAS

JAIME ANDRES VELEZ EYMARD DAVID RUIZ

TUTOR JORTIN DE JESUS VARGAS ORTEGA

ASIGNATURA TRANSPORTE DE ENERGIA

INSTITUCION UNIVERSIARIA PASCUAL BRAVO MEDELLIN-ANTIOQUIA 2013 1

Contenido

GLOSARIO INTRODUCCION 1. HERRAJES ELECTRICOS………………………………………………………6 1.1 Características Generales Comunes……………………………………6 1.1.1 Diseño………………………………………………………………6 1.1.2 Aspecto y acabado………………………………………………..6 1.1.3 Dimensiones……………………………………………………….6 1.1.4 Materiales…………………………………………………………..6 1.1.5 Resistencia a la corrosión………………………………………..7 1.1.6 Marcas……………………………………………………………...7 2. CLASES Y TIPOS DE HERRAJES……………………………………………..8 2.1 Bayonetas………………………………………………………………….8 2.1.1 Características…………………………………………………….8 2.2 Cruceta……………………………………………………………………..8 2.2.1 Características……………………………………………………...9 2.3 Tornillos y pernos………………………………………………………..10 2.3.1 Tipos………………………………………………………………..10 2.4 Espigo……………………………………………………………………..11 2.4.1 Características…………………………………………………...11 2.4.2 Tipos………………………………………………………………11 2.5 Camiseta protectora……………………………………………………..13 2.5.1 Tipos………………………………………………………………13 2.6 Grapas…………………………………………………………………….14 2.6.1 Tipos………………………………………………………………..14 2.7 Tuerca de ojo…………………………………………………………….15 2.7.1 Tipos………………………………………………………………..16 2.7.2 Extensión de ojo…………………………………………………..17 2.8 Perchas…………………………………………………………………...18 2.9 Pie-amigo y tirantas……………………………………………………..18 2.9.1 Características…………………………………………………….19 2.10 Collarín……………………………………………………………………20 2.11 Guardacabo………………………………………………………………20 2.12 Espaciador para cable cubierto 13,2 y 44Kv………………………….21 2.12.1 Características…………………………………………………...21 2.12.2 Tipos………………………………………………………………21 2.13 Varilla puesta a tierra……………………………………………………22 2.13.1 Clasificación……………………………………………………...22

2.13.2 Tipos de punta……………………………………………………22 2.13.3 Conectores para electrodos de puesta a tierra……………….22 2.14 Varilla de anclaje…………………………………………………………24 2.15 Eslabón en U……………………………………………………………..25 2.16 Apoyo viento farol………………………………………………………..25 2.17 Estribo……………………………………………………………………..26 2.17.1 Componentes…………………………………………………….27 2.18 Barreras de protección…………………………………………………..27 2.18.1 Características…………………………………………………...27 2.19 Amortiguador……………………………………………………………..27 2.19.1 Características…………………………………………………...28 2.20 Sujetador de cortacircuitos y DPS……………………………………..28 3. TRATAMIENTO SIDERURGICO………………………………………………29 3.1 Galvanizado por inmersión en caliente………………………………..29 3.1.1 Preparación……………………………………………………….29 3.1.2 Galvanización…………………………………………………….30 3.1.3 Post-tratamiento………………………………………………….30 3.1.4 Resumen………………………………………………………….30 4. CONCLUSIONES………………………………………………………………..31 5. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………..32

GLOSARIO 

RED ELECTRICA: Una red eléctrica es una red interconectada que tiene el propósito de suministrar electricidad desde los proveedores hasta los consumidores. Consiste de tres componentes principales las plantas generadoras que producen electricidad, las líneas de transmisión que llevan la electricidad de las plantas generadoras a los centros de demanda y los transformadores que reducen el voltaje para que las líneas de distribución puedan entregarle energía al consumidor final.



CONDUCTOR ELECTRICO: Se define un conductor eléctrico como aquel material que en el momento en el cual se pone en contacto con un cuerpo cargado eléctricamente, trasmite la electricidad a todos los puntos de su superficie. Son elementos que contienen electrones libres en su interior por lo que facilitan el desplazamiento de las cargas en el material.



TRABAJO NOMINAL: Es el esfuerzo mecánico normal al que va a ser sometido un cuerpo.

INTRODUCCION

La presente recopilación de información tiene como finalidad el poder demostrar y familiarizarnos con los herrajes eléctricos utilizados para el tendido de una red eléctrica tanto urbana como rular de distribución. La característica fundamental de la investigación es reconocer, identificar y determinar los tipos herrajes adecuados para construcción de una red eléctrica Se entiende por herrajes las diferentes piezas manufacturadas de acuerdo a diseño mecánico y eléctrico, que conforman las estructuras de soporte adosadas a los postes o apoyos, que permiten el tendido y amarre de los conductores de una línea de energía y montaje de transformadores y accesorios.

1. HERRAJES ELECTRICOS Se puede considerar como herrajes eléctricos todos los elementos utilizados para la fijación de los aisladores a la estructura, los de fijación del conductor al aislador, los de fijación de cable de guarda a la estructura, los de fijación de las retenidas (templetes), los elementos de protección eléctrica de los aisladores y los accesorios del conductor, como conectores, empalmes, separadores y amortiguadores 1.1

Características Generales Comunes

1.1.1 Diseño.   

El diseño de los herrajes será tal que evite en lo posible las puntas y las aristas, en especial en la zona de contacto con el conductor. Estos deben poseer un diseño adecuado para su función tanto mecánica como eléctrica Los herrajes sometidos a tensión mecánica por los conductores y cables de guarda o por los aisladores deben tener un coeficiente de seguridad mecánica no inferior a tres respecto a su carga de trabajo nominal

1.1.2 Aspecto y Acabado.   



Las piezas presentarán una superficie uniforme, libre de discontinuidades, fisuras, porosidades, crestas, descarburaciones y cualquier otra alteración del material. No deben tener protuberancias, rebabas, escorias o escamas, que dificulten el acople. Los herrajes para líneas de 220 kV o más, deben estar protegidos contra el efecto corona y no deben propiciar dicho efecto, para lo cual no deben presentar cambios bruscos de curvaturas, ni puntos de concentración de esfuerzos mecánicos o de gradiente eléctrico, deben tener superficies lisas y estar libres de bordes agudos. Especificaciones descritas con la norma ASTM 153.

1.1.3 Dimensiones. 

Todas las piezas presentaran una dimensión y área definida por empresa prestadora de servicio, sin fallas ni errores.

1.1.4 Materiales.

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

Los materiales de partida de los distintos herrajes son bien de aluminio o de aleación de aluminio o de acero normalmente grado 50 y barra grado 1020. Según norma ASTM A 572 y 576. 1.1.5 Resistencia a la corrosión. 



La elección de los materiales constitutivos de los elementos deberá realizarse teniendo en cuenta que no puede permitirse la puesta en contacto de materiales cuya diferencia de potencial puede originar corrosiones de naturaleza electrolítica. Deben ser apropiadamente protegidos contra la acción corrosiva y elementos contaminantes; para estos efectos se deberán tener en cuenta las características ambientales predominantes de la zona donde se requieran instalar. El fabricante suministrará la información sobre los usos permitidos y los no permitidos.

1.1.6 Marcas.    

Todos los herrajes tendrán marcado, con caracteres indelebles y fácilmente legibles, como mínimo: El nombre del fabricante o marca de fábrica. La designación o la referencia del fabricante. Referencia del lote de fabricación.

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2. CLASES Y TIPOS DE HERRAJES 2.1 BAYONETA Estructura en acero galvanizado que nos permite aumentar la altura de los postes para sostener cable de guarda en líneas de trasmisión o espigos para aislantes. 2.1.1 Características Por lo general encontraremos bayonetas con un ancho de 75mm con un largo de 1500mm con orificios redondos y ovalados de 17.5mm y 20.5mm con los cuales podremos sujetar espigos o guarda cables

2.2

CRUCETA

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Estructura en acero galvanizado en forma de L, utilizado para el soporte de aisladores en las líneas de transmisión 13.2 y 44 KV. Se deben fijar en dirección perpendicular la poste o estructura tipo H. 2.2.1 Características  Normalmente encontramos crucetas con dimensiones de 75x75 con longitudes 500mm, 600mm, 1000mm, 1200mm, 1500mm, 2400mm, 3600mm, 4500mm y 6000mm con orificios con diámetros de 17.5mm y 20.5mm que nos permiten la sujeción de espigos, DPS, perchas, pieamigo, espárragos, tirantas o espaciadores.  También encontraremos crucetas de resina reforzada en fibra de vidrio diseñadas especialmente para se instaladas en zonas costeras, de alta contaminación, alto nivel de descargas atmosféricas; su geometría es rectangular con dimensiones iguales a la cruceta metálica

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2.3 TORNILLOS Y PERNOS Los tornillos son elementos cilíndricos metálicos en acero de alta resistencia que nos permiten sujetar y unir piezas, dotados rosca y algunos con cabeza Por otro lado los pernos son un tornillo con rosca en todo su cuerpo, se utilizan para sujetar los puntales a los postes tensores. Los cortos para un puntal en las esquinas, comienzo y final y los largos para dos puntales en la misma línea del tejido (en los refuerzos si son muy largos). Por lo general encontraremos tornillos y pernos con diámetros de 9.5, 13, 16 y 19mm con largos que van desde los 13mm hasta los450mm.

2.3.1 TIPOS  Perno



Tornillo espaciador

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

Tornillo carruaje



Tornillo de expansión



Tornillo para aislador tipo carrete



Perno en U



Tornillo goloso



Ojal de suspensión

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2.4 ESPIGO. Tornillo de acero galvanizado que se utiliza como punto de apoyo para los aisladores tipo copa o pin sostenido sobre la cruceta o poste 2.4.1 Características  Para líneas con tensiones de 13,2 Kv tenemos espigos dimensiones de 190-240mm de largo para cruceta metálica, 325mm para cruceta en madera o fibra, 380-450mm  Para líneas de 44Kv espigo con dimensiones 300-350mm de largo para cruceta metálicas, 425mm de largo para cruceta en madera o fibra y de 528mm 2.4.2 Tipos  Espigo de barra: este tipo de espigo permite el anclaje directamente al poste.

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

Espigo pin: este tipo de espigo permite el anclaje a una cruceta.

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2.5 CAMISA PROTECTORA. Lamina de acero o polímero que se utiliza además en el templete (viento) convencional y en el tipo farol utilizado en los postes de redes de distribución. 2.5.1 Tipos  Metálico



Sintético

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2.6

GRAPAS

Las grapas son elementos mecánicos que trabajan a tracción y cuya función es suspender o hacer derivaciones en el cable de las líneas aéreas de media tensión. Las grapas de fabrican según el material del cable al cual será unido, si el cable es ACSR la grapa se fabrica en aluminio 356-T6 o equivalente, si el cable es de cobre la grapa será en latón o bronce y si tenemos el cable en acero la grapa será en acero modular o maleable. 2.6.1 TIPOS  PRENSORA Tornillo con tuerca cuadrada que permite el amarre de cables desde 6.35mm a 11mm de diámetro



LINEA VIVA Este elemento es utilizado para realizar derivaciones en circuitos de 13.2 y 44Kv, para conexiones de transformadores, cortacircuitos, pararrayos y puesta a tierra temporal.

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

2.7

SUSPENSIÓN Y TERMINAL La grapa de suspensión elemento utilizado para la soporte de cables a través de una red eléctrica.

TUERCA DE OJO.

Se utiliza para asegurar los aisladores tipo plato al poste sujetado con un tornillo espaciador (esparrago).Existen 4 tipos de tuercas de ojo. 16

2.7.1 Tipos  Tipo 1



Tipo 2



Tipo 3

17



Tipos 4

2.7.2 Extensión de ojo Se utilizan como elementos de fijación para los aisladores de suspensión, con el propósito de alejar la red del poste.

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2.8

PERCHAS.

Base metálica en U que se utilizado para asegurar los aisladores tipo yoyo, sujetado por un perno de máquina.

2.9

PIEAMIGO Y TIRANTA El pieamigo es un elemento en acero galvanizado que sirve como soporte rígido a las crucetas voladas, del mismo modo la tiranta es una lámina metálica en forma de V que nos sirve como complemento a la cruceta voladas al centro

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2.9.1 Características Particularmente hallaremos pieamigos y tirantas con anchos 38mm dimensiones para crucetas de1000mm, 1500mm, 2400mm y 3600mm con orificios de 17.5mm de diámetro para su fijación al poste;

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2.10

COLLARIN o ANILLO

El anillo se utiliza para fijación de tuercas de ojo para las tirantas y pie-amigos a postes, montaje de transformadores o, en lugares donde no se tiene hueco disponible para instalar un tornillo o perno. Encontramos normalmente collarines con diámetros desde 100-250mm

2.11

GUARDACABO.

Elemento en U, empleado para proteger y proporcionar un radio de curvatura adecuados para los cables sometidos a tensión como los vientos. Se encuentran con diámetros desde 6mm a 25mm

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2.12

ESPACIADOR PARA CABLE CUBIERTO 13,2 Y 44KV

El espaciador es un elemento hecho de un material polimérico cuya única función es separar y sostener los cables cubiertos de una red eléctrica de distribución. Se utiliza en zonas altamente arborizadas, de vientos fuertes, para protección y cuidado del medio ambiente 2.12.1 Características  polietileno (HDPE) tipo III, clase B o C  Resistencia dieléctrica: 550volt/mil  El espaciador deberá tener una vida útil de 25 años  El espaciador debe ser rígido y no permitir movimientos relativos entre los cables a lo largo del vano 2.12.2 Tipos  Disposición Delta



Espaciador Vertical Trifasico y Monofasico

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2.13

VARILLA PUESTA A TIERRA

Perno conductor que se utiliza para conformar la resistencia de conexión para la puesta a tierra en redes de distribución primaria, secundaria, circuitos de potencia, control, acometidas y sistemas eléctricos. Normalmente encontramos varillas con un diámetro de 2,4m cuando son enteras o fraccionadas encontramos segmentos de 1,2m. 2.13.1 Clasificación. ⟶ Varilla de núcleo de acero recubierto en cobre ⟶ Varilla de cobre para suelos excesivamente corrosivos ⟶ Varilla de acero inoxidable o núcleo de acero con chaqueta de acero inoxidable. ⟶ Varilla de acero galvanizado en caliente 2.13.2 Tipos de puntas.    

Bisel Pirámide o diamante Cono Proyectil

2.13.3 Tipos de conectores para electrodos de puesta a tierra  Abrazadera

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

Doble tornillo



Compresión (en forma de C o 6)



Cuña



Trabajo pesado

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2.14



Elástica tipo cilindro



Grapa de tornillo

VARILLA DE ANCLAJE.

Elemento que hace parte del viento que se utiliza para contrarrestar las tensiones horizontales ejercidas por los conductores sobre el poste. Este elemento se encuentra enterrado en el piso anclado con un bloque de anclaje.

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2.14.1 Tipos  Anclaje normal: Varilla de hierro más bloque de concreto de anclaje.  Anclaje metálico: Varilla más anclaje de expansión (que puede ser abierto o cerrado), varilla más anclaje tipo tornillo o hélice y varilla más anclaje antideslizante

2.15

ESLAVON EN U

Elemento que permite sujetar los aisladores tipo copa a la cruceta metálica

2.16

APOYO PARA VIENTO FAROL

Se utiliza para el apoyo de vientos o templetes donde el sitio o espacio disponible es reducido.

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2.17

ESTRIBO

Elemento utilizado para derivaciones de circuitos a 13.2 kV y 44 kV, para conexión de transformadores, cortacircuitos, pararrayos y para la conexión de puesta a tierra, normalmente el estribo deberá ser rectangular, cuadrado o angular y deben ser de alambre de cobre estañado o cobre de alta dureza con el fin de evitar el daño mecánico provocado por la grapa de línea viva.

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2.17.1 Componentes  Barra o alambre de cobre  Cubierta protectora  Conector 2.18

BARRERAS DE PROTECCION

Las barreras de protección son instaladas en zonas de alto riesgo donde personas ajenas a los funcionarios u operarios autorizados intervengan las redes de distribución y sus respectivos herrajes u accesorios. 2.18.1 Características  Se requiere que sea construido en acero o hierro  Debe cumplir la norma NTC 2076  Anillo o collarín con diámetros de 150, 180 y 200mm  Tendrán 24 chuzos con un largo de 500mm de ½”

2.19

AMORTIGUADORES

Son pesas que son utilizadas para las líneas de distribución donde existe una diferencia igual o mayor a 150m entre poste y poste o donde los vientos puedan darle movimientos bruscos a los cables.

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2.19.1 Características  La masa oscilante se fabrica de Hierro nodular galvanizado  El cable que une los contrapesos se construirá en acero o aluminio material que posee alta resistencia a la fatiga y buena deformación elástica.  Cada contrapeso debe tener un agujero de drenaje. 2.20 SUJETADOR DE CORTCIRCUITOS Y DPS Este elemento es utilizado para la fijación de los cortacircuitos y DPS directamente al poste.

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3. TRATAMIENTO SIDERURGICO. El fabricante y/o proveedor debe presentar el Certificado de Aseguramiento de Calidad de los herrajes y/o certificado de Conformidad del Producto expedidos por el ICONTEC 2076. Esta norma establece los requisitos para el recubrimiento de zinc aplicados para el proceso de inmersión en caliente para elementos de hierro y acero utilizados en los herrajes eléctricos. El proceso de galvanizado en caliente es uno de los sistemas más baratos y eficientes para el recubrimiento del hierro y el acero evitando la corrosión. Se estima cada 90 segundo se consume una tonelada de acero o hierro por la corrosión, por esta razón el galvanizado representa el uso del ZINC para proteger el acero durante largos periodos. Este proceso proporciona grandes rendimientos contra la corrosión del ambiente, agua, agua salina y caliente además de la corrosión subterránea y otros metales. 3.1

GALVANIZACION POR INMERSION EN CALIENTE.

3.1.1 PREPARACION La galvanización se produce sólo en una superficie limpiada con químicos, al igual que en la mayoría de los procesos de revestimiento, el secreto para obtener un buen resultado se encuentra en la preparación de la superficie, en esencial que se encuentre libre de grasa, suciedad y acumulación antes de la galvanización. Estos tipos de contaminación se eliminan a través de una variedad de procesos. La práctica común es quitar la grasa mediante una solución de desengrase alcalina o ácida, en la que el material será sumergido. La pieza se lava en agua fría y por inmersión en ácido clorhídrico a temperatura de ambiente (decapado) para eliminar la oxidación y incrustación de maquinado Los residuos de soldadura, pintura y grasa pesada no se quitan en esta etapa de limpieza y deben ser removidos antes de que el material sea enviado a galvanizar; Después del paso del enjuague, las piezas deben sumergirse en una solución del compuesto con un flujo comúnmente de 30% de cloruro de amonio y zinc, de 65°C a 80°C. En la etapa de flujo se eliminarán los últimos rastros de óxido de la superficie para permitir una mejor interacción entre el zinc fundido y el acero

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3.1.2 GALVANIZACION Cuando una pieza de acero limpia se sumerge en zinc fundido (que suele ser a 450º C), una serie de capas inter-metálicas se forma por una reacción metalúrgica entre el hierro y el zinc. La velocidad de reacción entre el acero y el zinc es generalmente parabólica en el tiempo y, por lo tanto, la velocidad inicial de reacción es muy rápida y se puede observar una considerable agitación en el baño de zinc. El grosor principal de la capa se forma durante este período. Posteriormente, la reacción se hace más lenta y el espesor del recubrimiento no se incrementa significativamente, aunque la pieza se quede en el tanque durante un período de tiempo más largo La duración típica de la inmersión es de unos cuatro o cinco minutos, pero puede ser más larga para las piezas pesadas que tienen alta inercia térmica o cuando el zinc penetre los espacios interiores. En la extracción de la pieza del baño de galvanización, se forma una capa compuesta prácticamente de zinc puro debido a la fricción del baño. Después del enfriamiento, podemos ver el aspecto brillante asociado con los productos galvanizados 3.1.3 POSTRATAMIENTO El tratamiento post-galvanizado puede incluir el enfriamiento en agua o aire. La pintura o pintura en polvo se pueden aplicar para mejorar la estética o para una protección adicional cuando el ambiente es extremadamente agresivo 3.1.4 RESUMEN El proceso de galvanización es versátil y se puede aplicar a piezas de diversas formas y tamaños, desde tuercas y tornillos hasta grandes estructuras, permitiendo también que estas puedan ser atornilladas o soldadas después del proceso El proceso de galvanización tiene la característica única de otorgar un acabado fuerte y resistente a la abrasión, lo que representa una mayor protección a la superficie de acero. El galvanizado produce un recubrimiento resistente a los daños mecánicos durante la manipulación, almacenamiento, transporte y montaje, es muy importante, especialmente si se debe evitar el costo del 'retoque' en el trab 31

4. CONCLUSIONES Con el anterior informe se logro identificar la variedad de herrajes eléctricos y dispositivos para el montaje de redes de distribución con tensiones de 13,2Kv y 44Kv Por otro lado logramos analizar y comprender la importancia del tratamiento siderúrgico al que son sometido todos lo herrajes eléctricos para su conservación y durabilidad de uso

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5. BIBLIOGRAFIA NORMAS  NTC 2076, Norma Técnica Colombiana. Galvanizado por inmersión en caliente para elementos en hiero y acero.  ASTM 153, Norma Internacional. Especificaciones Estándar para el recubrimiento de Zinc en Hierro y acero hardware  ASTM 572, Norma internacional. Especificaciones Estándar para la alta resistencia y baja aleación de columbio-vanadio de acero estructural.  RA7 001, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 003, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 005, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 009 , Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 013 , Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 014, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 017, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 018, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 019, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 020, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 022, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 023, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 029, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 038, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 080, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 098, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 102, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín  RA7 112, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín 33

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RA7 113, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín RA7 115, Normas Técnicas de Redes de Energía: Empresas publicas de Medellín

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