CONDUCTORES ELECTRICOS

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QUISPE TICONA, JUAN CARLOS

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ARENAS PARIONA, ÁNGEL

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RIOS SÀNCHEZ, LEOPOLDO

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LEÓN FERNANDEZ LUIS

¿QUE ES UN CONDUCTOR ELECTRICO?

Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad.

Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente tal, usualmente de cobre.

Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado por varias hebras o alambres retorcidos entre sí.

Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el aluminio

Cobre de temple duro:

. Conductividad del 97% respecto a la del cobre puro.

. Resistividad de 0,018 ( x mm 2 ) a 20 ºC de temperatura.

. Capacidad de ruptura a la carga, oscila entre 37 a 45 kg/mm2.

Por esta razón se utiliza en la fabricación de conductores desnudos, para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se exige una buena resistencia mecánica.

Cobre recocido o de temple blando:

. Conductividad del 100% . Resistividad de 0,01724 = 1 ( x mm 2 ) respecto del cobre puro, tomado este como patrón.

. Carga de ruptura media de 25 kg/mm2.

Como es dúctil y flexibe se utiliza en la fabricación de conductores aislados.

El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por un calibre, que puede ser milimétrico y expresarse en mm2 o americano y expresarse en AWG o MCM con una equivalencia en mm2

Partes que componen los conductores eléctricos Estas son tres muy diferenciadas: . El alma o elemento conductor.

. El aislamiento.

. Las cubiertas protectoras.

El alma o elemento conductor

Se fabrica en cobre y su objetivo es servir de camino a la energía 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.).

De la forma cómo esté constituida esta alma depende la clasificación de los conductores eléctricos. Así tenemos:

Según 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

Según el número de conductores Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislación y con o sin cubierta protectora.

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

El aislamiento

El objetivo de la aislación en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula por él, entre en contacto con las personas o con objetos, ya sean éstos ductos, artefactos u otros elementos que forman parte de una instalación. Del mismo modo, la aislación debe evitar que conductores de distinto voltaje puedan hacer contacto entre sí.

Alma conductora Aislante Cubierta protectora

DESIGNACION Y SECCIONES DE CABLES NORMALIZADOS

Designación Literal

Se aplica la simbología utilizada por la VDE para la designación de la conformación de los cables: Para cables con aislamiento y cubierta termoplástico (NYY)

N =

Alma de cobre

Y =

Aislamiento termoplástico

Y =

Cubierta termoplástico Para cables con aislamiento de papel impregnado y cubierta de plomo (NKY)

N =

Alma de cobre

K =

Cubierta de plomo, si va después de la N significa además que tiene aislamiento de papel impregnado en aceite.

Y

= Cubierta termoplástico

Para la constitución de otros cables

ZY = Aislamiento de polietileno S = Pantalla conductora de cobre sobre el aislamiento A = Armadura o Cubierta exterior de yute.

B = Armadura o fleje de acero C = Alma concéntrica de cobre F =Armadura de alambre plano R = Armadura de alambre redondo Z = Armadura de alambre de perfil Z G = Espirales en los dos sentidos G = Aislamiento de goma

Cables NYY

Norma(s) de Fabricación Perú : NTP-IEC 60502-1 Tensión de Servic : 600/1000 V Temperatura de operación : 80ºC Aplicación general como cable de energía. En redes de distribución en baja tensión, instalaciones industriales, en edificios y estaciones de maniobra .

CABLE N2XSY

DESCRIPCION:

Cable formado por uno o más conductores de cobre suave, solido o cableado, con aislamiento individual de PVC o XLPE, con o sin pantalla de cinta de cobre sobre el aislamiento, reunión de los conductores aislados, cubierta Interna de PVC, con o sin pantalla sobre la cubierta interna formada por cinta de cobre y cubierta exterior de PVC.

Norma de Fabricación:

NTP 370.255-1 , NTP 370.255-2.

APLICACIONES:

En circuitos de alimentación, control, tableros de mando, señalización, iluminación, alarmas, radares e interconexión de equipos en general donde se requiere evitar el filtrado de señales electromagnéticas.

Temperatura de Operación: 80°C o 90°C.

AUTOPOR TANTE DE COBRE

DESCRIPCION:

Cable formado por un conjunto de varios conductores cableados de cobre suave, cada uno aislado con polietileno reticulado (XLPE) y reunidos alrededor de un elemento portante aislado con XLPE

CAI:

El portante es cableado de cobre duro, que cumple también la función de conductor neutro.

CAI-S:

El portante es de acero galvanizado grado EHS.

Norma de fabricación:

NTP 370.254

APLICACIONES:

Redes aéreas de distribución secundaria, de aislamiento completo, especialmente para zonas corrosivas. Se instalan en postes o adosados a muros. No requieren el uso de aisladores.

Temperatura de Operación: 90°C.

CABLE CONCENTRICO SET (Anti Hurto)

DESCRIPCION:

Uno o dos conductores centrales sólidos o cableados de cobre suave, con aislamiento de PVC o XLPE, conductor exterior formado por varios alambres de cobre suave cableados en forma espiral y cubierta exterior color negro que puede ser de PVC, polietileno termoplástico o XLPE.

Norma de Fabricación :

ICEA S-61 -402, NTP 370.255-1.

APLICACIONES:

Para las acometidas de la red aérea, instalado entre la red aérea de distribución secundaria a cada uno de los medidores de los usuarios. Se utiliza especialmente para evitar el hurto de energía.

Temperatura de Operación: 75°C o 90°C

CAB LE VULCANIZADO

DESCRIPCION:

Dos, tres o cuatro conductores flexibles de cobre suave, con aislamiento de PVC flexible, reunidos bajo una cubierta exterior común de PVC color Gris o negro.

Norma de Fabricación:

NTP 370.048 o NTP 370.252

APLICACIONES:

Para servicio ligero, mediano o pesado, en lugares secos o húmedos, como alimentación de aparatos móviles de uso domestico o industriales.

Temperatura de Operación: 70°C.

Reglas a seguir para la especificación de los Cables Eléctricos

1.Para los cables con conductores de Aluminio, se añade una letra A detrás de la N (Ejemplo: NAKBA) 2.Para los cables con. tres envolturas de plomo, se añade una

letra

E antes de la letra K (Ejemplo NEKBA) 3.Para los cables con armadura de alma abierta, se añade una

letra

O detrás de la F ó de la R (Ejemplo NKFOA, NKROA) 4.Para cables con doble envoltura protectora exterior, se añade a la abreviatura una letra A ó una Y más (Ejm: NKRAA, NKYY) 5.Para los cables que se apartan de las Normas: En lugar de la N se pone una X (Ejemplo: XKBA. XKYA)

6. Para. cables con conductores metalizados, se añade una H ó HE delante de la K (Ejemplo: NHEKBA, NAHKBY) 7.Si se indica una letra b después de la G, FG, RG, indica espirales de fleje de acero, en los. dos sentidos. (Ejemplo: NKFGb, NKRGb) 8.En los cables con camisa de plomo y aislamiento de goma para un 1 KV según normas VDE, añadir delante de la K una letra G (Ejemplo: NGKBA, NGKYA) NOTA. :A causa de la frecuente sobrecarga del neutro, en los. cables de cuatro conductores, el conductor neutro. lleva, para pequeñas secciones de cable, la misma sección que los otros tres. Únicamente para secciones grandes de cable, se pone el conductor neutro de una sección menor que los principales (por ejemplo: 3 x 150/70 ó3x240/120)

ESPECIFICACIONES GENERALES Marcas

Los cables deberán llevar la marca distintiva del fabricante, su designación literal y numérica y el año de fabricación del mismo cada 1 m.

Constitución de los cables

Los cables estarán constituidos de la siguiente manera:

Cables con aislamiento y cubierta termoplástico

a) Uno o varios conductores cableados constituidos por un alma aislada con cloruro de polivinilo.

b) Una cubierta exterior de material termoplástico a base de PVC.

Cables con aislamiento de papel impregnado cubierta de plomo

a) Uno o varios conductores cableados constituidos por un alma aislada con papel impregnado.

b) Un cinturón de papel impregnado.

PRUEBAS Pruebas de rigidez eléctrica En taller

Antes de salir de los talleres del fabricante, los cables serán sometidos a una tensión alterna indicada en la tabla a la frecuencia de 60 Hz, aplicada durante 20 minutos, tanto entre almas como entre almas y la cubierta de plomo (NKY), o entre almas y tierra (NYY).

Después del tendido

A fin de verificar si la instalación de los cables ha sido efectuada bajo las mejores condiciones, las pruebas previstas en la anterior podrán ser efectuadas por la empresa de servicio público de electricidad. La tensión será aplicada durante 10 minutos tanto entre almas como entre almas y la cubierta de plomo (NKY), o entre almas y tierra (NYY).

Prueba de ruptura dieléctrica

Para cables con aislamiento y cubierta termoplástico y cables con aislamiento de papel impregnado y cubierta de plomo.

Con el fin de tener una idea aproximada del coeficiente de seguridad dieléctrica del cable, una muestra de 5 m del cable podrá ser tomada de un tramo cualquiera y ser sometida a una prueba de tensión en aumento progresivo hasta la ruptura dieléctrica. Esta no podrá producirse a una tensión inferior a cinco veces la tensión nominal del cable. La tensión será aumentada progresivamente a razón de U KV/minimo, siendo U la tensión nominal del cable.

SELECCIÓN DE LOS CABLES

Para seleccionar el cable más adecuado para una instalación determinada, se deben considerar los siguientes factores:

a)

Uso del cable y condiciones de instalación

b)

Corriente máxima que debe transportar

c)

Caída de tensión máxima admisible.

d)

Tensión de servicio.

Capacidad de Corriente de los Cables de Energía

Las capacidades de corriente de los cables de energía indicadas en las tablas 1 y II adjuntas han sido establecidas bajo condiciones normales de operación. Estas condiciones se detallan a continuación: 1.-

Según la clase de servicio

Para un período de operación continua de 10 horas como máximo predominantemente a plena carga, seguida de otro período de al menos la misma duración con una carga máxima dei60% de plena carga. En caso de carga permanente y constante, los valores de capacidad de corriente indicados en las tablas deberán reducirse en un 25%.

2.-

Según la disposición de los cables

Cables unipolares en disposición horizontal y en triángulo.

La disposición horizontal constituida por tres cables unipolares se hará dejando un espacio de 7 cm. entre cables. La disposición en triángulo será obtenida formando un trébol con los tres cables unipolares juntos.

La temperatura máxima admisible en servicio permanente sobre las almas de los cables tomados en consideración será de 70 °

3.

.

Según parámetros preestablecidos

•

Cables directamente enterrados (Tabla 1)

Resistividad suelo:

1000 C x cm/ W

Profundidad de tendido:

0.7m

suelo a la profundidad de tendido:

20 O C

térmica del Temperatura del •

Cables Tendidos en cunetas cerradas y llenadas de arena. (Tabla 1)

Estas cunetas presentan condiciones de transmisión de calor idénticas a aquellas de los cables directamente enterrados •

Cables tendidos en ductos (Tabla 1 y Tabla IV)

Temperatura del suelo

20 ºC.

Resistividad tendido

1.2 m

térmica del suelo

100 ºC x cm/W.

Resistividad térmica del material del ducto Profundidad de

100 0 C x cm/W

.

•

Cables tendidos al aire libre (Tabla II)

Temperatura del aire ambiente:

30 0C

aire libre se debe entender un medio tal que la Por transmisión de calor no sea perturbada y que el calentamiento de los cables no modifique sensiblemente la temperatura del ambiente. Se recomienda en lo posible proteger a los cables de la radiación solar directa.

•

Cables tendidos en cunetas cerradas y no llenadas de arena (Tabla II y Tabla V)

Estas cunetas deberán ser cerradas con la ayuda de placas metálicas o de concreto armado al ras del suelo; sus dimensiones transversales mínimas serán 40 x 40 cm. Presentan condiciones idénticas a las especificadas para los cables tendidos al aire libre.

•

Cables tendidos en cunetas semiabiertas. (Tabla II y Tabla V)

Estas cunetas deberán ser cerradas con la ayuda de una malla metálica colocada sobre por lo menos 1/3 de su superficie; las dimensiones transversales x 40 cm. Presentan condiciones mínimas serán de 40 idénticas a las especificadas para los cables tendidos al aire libre

.

•

Cables tendidos en canaletas cerradas o abiertas (Tabla II y Tabla V)

canaletas son Las pequeñas cunetas tendidas al aire libre. Ellas pueden ser cerradas o abiertas. Presentan condiciones idénticas a las especificadas para los cables tendidos al aire libre.

TIPOS DE CONDUCTORES

 Son cuatro los principales factores que deben ser considerados en la selección de conductores: Materiales. Flexibilidad. Forma. Dimensiones.



SEGÚN EL MATERIAL

Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el aluminio. Aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica excelente, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de conductores por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas

SEGÚN SU CONSTITUCION

 Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora esta 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 esta formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le otorga una gran flexibilidad  Lconducción de corriente y menos pérdidas por calentamientoa capacidad de transporte de energía está relacionada con la corriente, A mayor diámetro mayor capacidad de. La nomenclatura AWG utilizan números grandes para diámetro pequeños y números pequeños para diámetros grandes

SEGÚN SUS DISTINTAS FORMAS

 Conductor circular compacto: Tienen varias secciones para aprovechar mejor el espacio y alivianar su peso.

 Conductor sectorial Se agrupan en un tercio del tamaño del cable y se utilizan en conexiones trifásicas.

 Cable anular Consiste en alambres trenzados helocoleidalmente en capas concéntricas sobre un núcleo que puede ser de helio metálico así se disminuye el efecto skin y la resistencia efectiva

 Conductor segmenta Esta formado por tres o cuatro segmentos entre si separados por un aislante con este se disminuye el efecto skin y es mas económico que el cable anular.



Cables para Media Tensión

Se usan para distribución de energía eléctrica y conectan los transformadores de subestaciones con los transformadores para bajar la tensión a niveles de usuario final. Su instalación puede ser al aire, en ductos subterráneos, canaletas, enterrado directo o bandejas porta cables. Están conformados básicamente por un conductor (cobre o aluminio), un blindaje sobre el conductor (XLPE semiconductor), el aislamiento (XLPE o EPR), nivel 100%o 133%, un blindaje del aislamiento (XLPE semiconductor), una pantalla metálica (cinta de cobre o hilos de cobre) y la cubierta exterior o chaqueta

 Cables de control Se usan para llevar señales entre aparatos en interface directa con el sistema eléctrico de potencia, tales como transformadores de corriente, transformadores de potencia, relés interruptores y equipos de medición. Los Cables de Control son cables multiconductores que llevan señales eléctricas usadas estos cables es de 600 V para monitoreado controlar sistemas eléctricos de potencia y sus procesos asociados. La tensión de operación de



Cables de instrumentación

Son usados para llevar señales desde procesos de monitoreo a procesos de analizadores, usualmente equipo electrónico, y de los analizadores al equipo de control en el sistema eléctrico de potencia. Los Cables de Instrumentación CENTELSA son cables multiconductores que transportan señales eléctricas de baja potencia (los circuitos son inherentemente de potencia limitada) usadas para monitorear o controlar sistemas eléctricos de potencia y sus procesos asociados. La tensión de operación de estos cables es de 300 V y también son aptos para usos en 600 V en circuitos de potencia limitada.

CABLES DE BAJA TENSIÓN

 En general, se usan en el proceso de Utilización y van desde la salida de los transformadores de distribución hasta la conexión con los equipos. Se consideran Cables de Baja Tensión aquellos cuyo voltaje de operación escomo máximo de 1000 V entre fases. Dentro de esta familia se encuentranprincipalmente cables para 600 V.



Cables Multiconductores de Potencia

Los Cables de Potencia sonde uso general en instalaciones industriales, distribución interior de energía en baja tensión. Sitios secos o húmedos, cárcamos, canalizaciones o enterrado directo 

Cables para Acometidas

Los Cables de Acometida se usan para conectar la red secundaria con el equipo de medida o contador. Las Acometidas tipo SEU, SER y USE se caracterizan por su construcción con las fases en disposición paralela o cableada y el neutro de tipo concéntrico, es decir, cableado alrededor de las fases y una chaqueta exterior protectora .

CONDUCTORES PARA INSTALACIONES INTERIORES

 Los Alambres THHN/THWN son usados especialmente en instalaciones eléctricas residenciales. Para proyectos eléctricos comerciales e Industriales utilizados para alambrado eléctrico en instalaciones, en circuitos alimentadores y ramales y redes interiores secundarias industriales, conexiones de tableros, salidas de motores y sistemas generales de distribución de energía por bandejas o ductos. son especialmente utilizados cuando se requieren instalaciones en sitios abrasivos o contaminados con aceite, grasas, gasolina y otras sustancias químicas. Este tipo de conductores son diseñados para una tensión de operación de 600 V

CABLES FLEXIBLES

 Los Cables Flexibles se denominan así por ser fácilmente maniobrables en espacios reducidos y poderse movilizar, enrollar y transportar con facilidad. Su característica de flexibilidad los faculta para soportar movimientos o vibraciones que se presentan en algunas aplicaciones específicas.

Básicamente un Cable Flexible está compuesto por uno o varios conductores de cobre y materiales que componen el aislamiento o la chaqueta, que generalmente son plásticos

NORMATIVIDAD ACERCA DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS

 En ella se establecen requisitos generales de los conductores, aislamiento, rótulos, etiquetas , resistencias mecánicas y corriente nominal. Si no se especifica otra cosa, los conductores son de cobre. El calibre mínimo para utilizar debe ser 14 AWG en cobre. Cuando van instalados en canalizaciones, los conductores de calibre 8 AWG y mayores deben ser del tipo cableados, es decir, no se aceptan conductor sólido o alambre .

CABLES DE ACOMETIDA

 Los Cables de Acometida, los cuales están conformados por un conjunto de uno o varios conductores con o sin cubierta interior; pueden ser del tipo SER, SEU o USE. El calibre mínimo delos cables de acometida de cobre no debe ser inferior a 8 AWG.

           

Nivel de tensión

cables de muy baja tensión (hasta 50 V).

cables de baja tensión (hasta 1000 V).

cables de media tensión (hasta 30 kV).

cables de alta tensión (hasta 66 kV).

cables de muy alta tensión (por encima de los 770 kV)

Número de conductores

Unipolar: Un solo conductor.

Bipolar: 2 conductores.

Tripolar:3 conductores. Es unifase (marrón o negro), un neutro (azul) y tierra (verde y amarillo).

Tetrapolar: 4 conductores. Son dos fases (marrón y negro), un neutro (azul) y tierra (verde y amarillo).

Pentapolar: 5 conductores. Estos cables se componen de 3 fases (gris o celeste, marrón y negro), un neutro (azul) y tierra (verde y amarillo).

CABLES PARA MEDIA TENSIÓN

 La Sección 326 establece requisitos generales para los Cables de Media Tensión (MVMédium Voltaje) que es un cable monopolar o multi conductor con aislamiento dieléctrico sólido para uso en más de 2000 V.



CABLE DE ALTA TENSIÓN

Cable mono conductor formado por conductor de cobre suave o aluminio duro 1 350, con pantalla  semiconductora de conductor y aislamiento de etileno propileno (EPR), pantalla de aislamiento extruida,  pantalla metálica a base de alambres de cobre más cinta de cobre dispuesta en hélice abierta y  cubierta de policloruro de vinilo (PVC).

EMPALMES

Para conductores de cobre Puede encontrarse dos tipos de empalmes: Prolongaciones y Derivaciones.

Empalmes entre alambres

Unión Western: Se utiliza para unir dos conductores cuando se requiera hacer una prolongación de uno de ellos. Cola de rata: Se utiliza para hacer derivaciones o prolongaciones. Pueden utilizarse dos o más conductores.



EMPALMES ENTRE CABLES Y ALAMBRES

Para realizar empalmes entre conductores gruesos, un cable y un alambre, se utiliza un conductor más delgado enrollado de forma que una los dos conductores. Para empalmar cables y alambres delgados se utiliza el empalme de unión sujetadora .