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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniera en Electricidad y Computacin
PROYECTO DE INSTALACIONES ELCTRICAS
SUBTERRNEAS PARA MEDIA TENSIN
TESIS DE GRADO
Previa a la obtencin del Ttulo de:
INGENIERO EN ELECTRICIDAD
Especializacin: Potencia
Presentada por:
MARIELA AZUCENA GALARZA YAGUALDIANA SUJHY NOBOA SAAVEDRA
GUAYAQUIL ECUADOR
2008
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mis padres, hermano y padrecito
que me han dado su apoyo, y amor incondicionalmente,
me han enseado valores con los cuales he logrado
cumplir mis objetivos y metas, aunque algunos no
puedan estar conmigo sus recuerdos y enseanzas
permanecern siempre en mi corazn.
Para ellos va dedicada esta obra, pues les pertenece.
MARIELA
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mis padres y hermanos, quienes
han sido mi fuente de inspiracin en todo momento y
los responsables de que haya cumplido con un objetivo
ms en mi vida, este es el comienzo de muchos logros
y esto se los debo a ellos. Sin su apoyo hubiera sido
muy difcil llegar hasta aqu.
Para ellos va dedicada esta obra: Vicente, Mayito,
Leonardo y Belencita. Mi familia.
DIANA
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TRIBUNAL DE GRADO
________________
Ing. Gustavo Bermdez
DECANO DE LA FIEC
________________
Ing. Juan Gallo
DIRECTOR DE TESIS
________________
Ing. Otto Alvarado
MIEMBRO PRINCIPAL
________________
Ing. Jorge Chiriboga
MIEMBRO PRINCIPAL
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DECLARACIN EXPRESA
La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, nos corresponde
exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA
SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL
(Reglamento de Graduacin de la ESPOL)
____________________ ____________________
Mariela Galarza Yagual Diana Noboa Saavedra
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RESUMEN
El presente trabajo ha sido desarrollado como gua para realizar
instalaciones elctricas subterrneas de media tensin en base a normas ya
existentes. Ya que en nuestro medio podemos ver que las instalaciones
subterrneas se encuentran construidas de acuerdo a la necesidad que
exista; ya sea por parte del usuario, o debido a las condiciones de carga,
siguiendo un esquema de normas que no se ajusta a las adecuadas
preestablecidas.
En principio se presenta de manera general una instalacin elctrica y se
detalla las principales normas que se aplican en nuestro proyecto. Luego se
procede a describir a los cables subterrneos, los parmetros elctricos, los
clculos tericos para una correcta seleccin del cable a ser utilizado en los
diferentes tipos de instalaciones que veremos en nuestro proyecto.
Tambin se elabora una pequea clasificacin de los distintos centros de
carga que existen, ya sea por su ubicacin o por su misin de acuerdo al tipo
de equipos que lo conformen. As mismo, podemos ver las caractersticas
principales de los equipos y aparatos elctricos que constituyen un centro de
carga general.
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Adems se muestran los clculos tericos para una instalacin de puesta a
tierra y los requerimientos y condiciones que exigen los parmetros de
diseo segn la normativa seleccionada.
Finalmente, nuestro proyecto establece las condiciones de seguridad que
comprende la inspeccin, prueba y mantenimiento de las instalaciones
subterrneas de media tensin y de cada uno de sus elementos que lo
conforman para su correcto funcionamiento.
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INDICE GENERAL
RESUMEN.........................vii
INDICE GENERAL..ix
INDICE DE TABLAS.....xiv
INDICE DE FIGURAS.......xvi
INTRODUCCIN...1
1. ASPECTOS GENERALES Y REQUERIMIENTOS DE INSTALACIONES
SUBTERRANEAS DE MEDIA TENSIN
1.1. Antecedentes2
1.2. Descripcin general de las instalaciones.5
1.3. Reglamentos...15
1.3.1. Instrucciones tcnicas reglamentarias..16
1.3.2. Normas particulares y recomendaciones de compaas
elctricas...17
2. DESCRIPCION, SELECCIN E INSTALACIN DE CABLES
SUBTERRANEOS
2.1. Descripcin de los cables subterrneos.22
2.1.1. Seleccin de los conductores23
2.1.2. Aislamiento...26
2.1.3. Cubiertas......31
2.1.4. Pantallas...33
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2.2. Parmetros elctricos de cables subterrneos........34
2.2.1. Resistencia del conductor...35
2.2.2. Inductancia y reactancia inductiva.39
2.2.3. Capacitancia.....43
2.3. Cada de tensin y regulacin de cables aislados.43
2.4. Seleccin del cable por corriente de corto circuito y sobrecarga....45
2.4.1. Sobrecargas..45
2.4.2. Cortocircuito..47
2.5. Seleccin del cable por esfuerzo trmico..49
2.5.1. Ley de Ohm trmica49
2.5.2. Resistencia trmica.50
2.5.2.1. Resistencia de aislamiento..50
2.5.2.2. Resistencia de cubierta51
2.5.2.3. Resistencia aire dentro del ducto...52
2.5.2.4. Resistencia del ducto...52
2.6. Prdidas tcnicas en redes subterrneas..53
2.6.1. Prdidas en el conductor53
2.6.2. Prdidas en el dielctrico...542.6.3. Prdidas en las pantallas o cubiertas metlicas.55
2.7. Instalaciones de cables subterrneos media tensin...58
2.7.1. Parmetros previos a la instalacin..59
2.7.2. Instalacin de cables directamente enterrados..61
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2.7.3. Cables en ductos subterrneos.68
2.7.4. Cables en trincheras...75
2.8. Ejercicio de aplicacin...79
3. CENTROS DE CARGA SUBTERRNEOS
3.1. Caractersticas generales..87
3.2. Clasificacin de los centros de carga subterrneos..89
3.2.1. Segn su misin...90
3.2.1.1. Centros de distribucin.....90
3.2.1.2. Centros de transformacin...94
3.2.1.3. Centros de interconexin..96
3.2.2. De acuerdo a su ubicacin...100
3.2.2.1. Subterrneos o bvedas100
3.2.2.2. De superficies o cuartos....103
3.3. Elementos y equipos constitutivos.105
3.3.1. Parmetros caractersticos de los aparatos elctricos105
3.3.2. Equipo de media tensin..108
3.3.2.1. Seccionadores.110
3.3.2.2. Interruptores.1123.3.2.3. Celdas...124
3.3.2.4. Fusibles de media tensin.130
3.3.2.5. Transformadores.132
3.3.2.6. Pararrayos140
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4. NORMATIVA APLICADA EN DISEO DE LOS CENTROS DE CARGA
4.1. Instalacin de puesta a tierra.145
4.1.1. Caractersticas del suelo, resistividad145
4.1.2. Determinacin de las corrientes mximas de puesta a tierra y
tiempo mximo de eliminacin del defecto153
4.1.3. Diseo preliminar de la instalacin de puesta a tierra.159
4.2. Parmetros de diseo..170
4.2.1. Ubicacin de los elementos.....175
4.2.2. Herrajes y puertas de acceso..182
4.2.3. Ventilacin...196
4.2.4. Grados de proteccin....208
4.2.5. Iluminacin..209
4.2.6. Sistema contra incendios..209
4.2.7. Factor de riesgos en centros de carga subterrneos..215
4.3. Ejercicio de aplicacin.220
5. INSPECCIN, PRUEBAS Y MANTENIMIENTO
5.1. Criterios generales227
5.1.1. Condiciones de seguridad en instalaciones elctricaspermanentes o provisionales...231
5.1.2. Condiciones de seguridad para actividades de mantenimiento
en lneas subterrneas.237
5.2. Inspeccin prueba y mantenimiento de conductores.240
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INDICE DE TABLAS
Tabla 2-01: Dimetros bajo aislamiento de cobre y aluminio...30
Tabla 2-02: Valores Kc por tipo de cableado..36
Tabla 2-03: Valores de factores Ks y Kp..38
Tabla 2-04: Valores de A, B y C....52
Tabla 2-05: Resistividad del material53
Tabla 2-06: Valores de las constantes.55
Tabla 2-07: Secciones en mm2 de conductores enterrados directamente en
zanjas.66
Tabla 2-08: Relacin de los coeficientes dependiendo de la profundidad de
instalacin (70cm o de 100cm)..67
Tabla 2-09: Coeficientes de correccin....68
1. Para temperatura ambiente distinta de 25C.68
2. Cables directamente enterrados en terrenos68
3. De acuerdo a la disposicin de los cables agrupados bajo
tierra.68
Tabla 3-01: Valores nominales de tensin....106
Tabla 4-01: Clculo de la resistencia de los electrodos..147
Tabla 4-02: Valor medio de la resistividad....148
Tabla 4-03: Clculo para resisitividad media del terreno....151
Tabla 4-04: Tensiones mximas aplicables al ser humano157
Tabla 4-05: Separacin de sistemas en puesta a tierra (m)..165
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Tabla 4-06: Resistencia mxima del electrodo puesta a tierra nica...166
Tabla 4-07: Electrodos normalizados para centros de transformacin
prefabricados subterrneos.169
Tabla 4-08: Caractersticas constructivas dimensiones segn fabricantes:
Endesa y Ormazabal181
Tabla 5-01: Distancias mnimas de seguridad..228
Tabla 5-02: 5 reglas de oro..229
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INDICE DE FIGURAS
Figura 1-01: Urbanizacin redes subterrneas2
Figura 1-02: Redes Subterrneas..8
Figura 1-03: Instalacin de redes subterrneas.15
Figura 2-01: Cables aislados.22
Figura 2-02: Formas de conductores...24
Figura 2-03: Circuito equivalente de media tensin..44
Figura 2-04: Cables directamente enterrados61
Figura 2-05: Cables directamente enterrados en forma de trbol..63
Figura 2-06: Cables directamente enterrados espaciados horizontalmente.63
Figura 2-07: Dos circuitos de cables directamente enterrados...64
Figura 2-08: Trincheras tpicas.....76
Figura 3-01: Distribucin en anillo89
Figura 3-02: Diagrama unifilar del centro de distribucin.92
Figura 3-03: Elementos del centro de distribucin subterrneo..93
a. Conductores, Switch y fusibles93
b. Transformador de distribucin.93
Figura 3-04: Diagrama unifilar de centro de transformacin95
Figura 3-05: Transformadores en centro de transformacin96
Figura 3-06: Diagrama unifilar en centro de interconexin..98
Figura 3-07: Mdulo de interconexin tipo marco o ropero.99
a. Mdulo de interconexin tipo marco o ropero..99
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b. Nomenclatura.99
Figura 3-08: Escaleras en subterrneos o bvedas.101
Figura 3-09: Ingreso a bveda.102
a. Ingreso cerrado....102
b. Ingreso abierto..102
Figura 3-10: Cuarto de transformacin..104
a. Local...104
b. Independiente...104
Figura 3-11: Seccionador monopolar.112
Figura 3-12: Interruptor en aceite118
a. Funcionamiento del interruptor..118
b. Interruptor en aceite.118
Figura 3-13. Interruptor en vaco.120
Figura 3-14: Interruptor de distribucin subterrnea vista..123
Figura 3-15: Celda compacta con aislamiento SF6.127
Figura 3-16: Tipos de celda.128
a. Celda de lnea...128
b. Celda de proteccin (interruptor-fusible)..129c. Celda de proteccin (interruptor automtico)..129
d. Celda de medida..129
Figura 3-17: Fusibles tipo NX..132
Figura 3-18: Transformadores.135
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a. Transformadores monofsicos de 3 a 167 Kva...135
b. Transformador trifsico135
Figura 3-19: Tipo de transformadores....139
a. Transformador en aceite y en seco...139
b. Padmounted..139
Figura 3-20: Onda de corriente de descarga.141
Figura 3-21: Pararrayo en centro de carga143
Figura 4-01: Resistividad..146
Figura 4-02: Disposicin de las sondas para medidas de ...150
Figura 4-03: Mtodo de Schlumberger...152
Figura 4-04: Parmetros caractersticos de electrodos puesta a tierra....162
Figura 4-05: Tierras independientes y con tensin transferida......163
Figura 4-06: Dimensiones de centros prefabricados subterrneos y posibles
configuraciones del electrodo de P/T.168
Figura 4-07: Esquema de centros subterrneos..171
a. Dimensiones de excavacin......171
b. Vista de corte vertical de excavacin171
c. Partes de un centro subterrneo...172Figura 4-08: Esquema de centros subterrneos de superficie mnima del
cuadro de distribucin modular de baja tensin179
Figura 4-09: Esquema de centros subterrneos de superficie mnima de la
celda modular de entrada o salida de lnea..179
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Figura 4-10: Esquema de centros subterrneos de superficie mnima de la
celda modular del interruptor de entrega o del de proteccin
media tensin.180
Figura 4-11: Esquema de centros subterrneos de superficie mnima de la
celda modular de medida.180
Figura 4-12: Superficie mnima del transformador...181
Figura 4-13: Soporte y bastidor portacables de alta tensin..184
Figura 4-14: Soporte colgado para cables de interconexin..185
Figura 4-15: Carriles de apoyo para el transformador.186
Figura 4-16: Bancada para cuadro de transformacin187
Figura 4-17: Marco de anclaje para tapa entrada transformador..189
Figura 4-18: Tapa entrada transformador..190
Figura 4-19: Marco de anclaje para entrada hombre...191
Figura 4-20: Tapa entrada hombre.....193
Figura 4-21: Tapa barandillas..194
Figura 4-22: Escaleras..195
Figura 4-23: Prdidas en los transformadores en bao de aceite llenado
integral (24Kv hasta 36Kv)...197Figura 4-24: Prdidas en los transformadores en bao de aceite llenado
integral (24Kv hasta 36Kv)..198
Figura 4-25: Abertura de ventilacin de centros subterrneos..200
Figura 4-26: Persiana para ventilacin subterrnea202
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Figura 4-27: Monograma ejemplo de aplicacin..204
Figura 4-28: Monograma (calcula aberturas de ventilacin)..205
Figura 4-29: Esquema de EPSM-H ventilacin horizontal.207
Figura 4-30: Esquema de EPSM-V ventilacin vertical......207
Figura 4-31: Esquema de pozos colectores.211
Figura 4-32: Rejillas corta fuego y carriles soporte de transformador.212
Figura 5-01: Determinacin de las averas..241
Figura 5-02: Puente de Wheatstone.242
Figura 5-03: Puente de Murray..243
Figura 5-04: Puente de medida en corriente alterna.244
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INTRODUCCIN
En las grandes ciudades se utilizan tanto los sistemas de distribucin areos
como subterrneos, el costo de la distribucin subterrnea es mucho mayor
que el de la distribucin area. Al aumentar las densidades de carga, la
construccin area se vuelve difcil de manejar en virtud de los
transformadores y conductores de mayor tamao que se requiere. Por esta
razn en las zonas comerciales del centro, en la mayor parte de las ciudades
se acostumbra a utilizar la distribucin subterrnea.
Aunque un porcentaje ms bien pequeo de los alimentadores nuevos para
fines generales se estn instalando por completo subterrnea, la tendencia a
este tipo est aumentando y se espera que siga creciendo. Como es difcil
manejar muchas funciones de mantenimiento en un sistema subterrneo
mientras est energizado en contraste con las prcticas en los sistema
areos, se debe tomar precauciones especficas en el diseo del sistema
para incorporar el equipo necesario para seccionamiento y proteccin contra
sobrecorrientes.
Por estas razones, se presenta este proyecto, el cual nos indica la instalacin
de un sistema subterrneo, basado en normas para su correcto
funcionamiento.
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CAPITULO 1
1. ASPECTOS GENERALES Y REQUERIMIENTOS DE
INSTALACIONES SUBTERRNEAS DE MEDIA
TENSIN
1.1. Antecedentes
Debido a una imagen urbana muy deteriorada causada por el
entrecruzamiento de las redes elctricas area, telefnica y cercana
extrema de las redes a las edificaciones, la imposibilidad de
construccin de nuevas redes areas por las caractersticas
geomtricas, con calles estrechas, discontinuas, sin aceras, grandes
pendientes podemos decir que las redes subterrneas se han
convertido en una alternativa favorable.
FIGURA 1 - 01: URBANIZACION REDES SUBTERRNEAS
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Las redes subterrneas han visto favorecida su expansin en todo el
mundo en zonas de alta densidad de carga y fuertes tendencias al
crecimiento.
Se considera que la instalacin de redes subterrneas cumplen los
objetivos generales para la modernizacin de infraestructuras de las
actuales redes, mediante el reordenamiento de las redes existentes
e implantacin de nuevos servicios con una mayor flexibilidad,
seguridad, capacidad, confiabilidad de servicio y la limpieza que
estas instalaciones proporcionan al medio ambiente. Naturalmente
este aumento en la confiabilidad y en la esttica forma parte del
incremento en el costo de las instalaciones porque se debe realizar
el calado de la va pblica para alojar las canalizaciones,
conductores y sealizacin de los mismos; adems de contar con la
especializacin del personal encargado de construir y operar este
tipo de redes, en estos casos el diseo de la red desempea un
papel importante, permitiendo que las instalaciones bien proyectadas
sean econmicamente competitivas.
En este proyecto se realiz un estudio general para la construccin
de redes elctricas de distribucin subterrnea media tensin
basndose en la normativa, reglamentos y recomendaciones
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nacionales e internacionales, con el objetivo de determinar
requerimientos, parmetros, elementos y el mantenimiento de las
instalaciones.
La utilidad y relevancia de este estudio se demuestra en el hecho de
que an no se disponen de proyectos elaborados sobre este tema
por ninguna empresa o institucin territorial, ni existe experiencia
especializada de construccin de cmaras de transformadores
subterrneas.
Por esta razn se organiz la informacin tomada de bibliografas a
nivel nacional y va Internet, apoyndose en las normas
reglamentarias y examinando cada una de las recomendaciones
propuestas por las Asociaciones de la Industria Elctrica sobre
proyectos e instalaciones de redes elctricas subterrneas,
incluyendo los parmetros tcnicos de la red, todas las cargas vistas
desde las subestaciones y determinando las ecuaciones que
pudiesen requerirse en los clculos de la red subterrnea.
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1.2. Descripcin general de las instalaciones
Las ventajas de un suministro de energa elctrica basado en
redes de distribucin subterrneas con respecto a las redes
areas, pueden resumirse de la siguiente manera:
Mayor confiabilidad
Mayor seguridad
Mejor imagen urbana (resalto de la belleza arquitectnica)
Menor impacto medio ambiental
Mayor continuidad de servicio
Estas ventajas se evidencian desde el propio instante de la
proyeccin y/o construccin de las redes, como se expone a
continuacin:
En las redes areas los alimentadores primarios, ramales,
transformadores, interruptores, seccionalizadores y dems
componentes estn soportados por estructuras que los mantienen
separados de tierra a la altura establecida por las normas, mientras
que en las redes subterrneas los componentes se hallan bajo
tierra, los conductores pueden estar situados en conductos o
directamente enterrados y los transformadores, interruptores,
seccionalizadores, etc. se localizan en cmaras que pueden
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encontrarse en edificios o comercios existentes o bien bajo tierra.
Por tanto, un sistema areo es ms propenso a sufrir mayor
nmero de averas como consecuencia del viento, las lluvias o
accidentes de todo tipo, aunque la reparacin y localizacin de
averas es mucho ms sencilla que en un sistema subterrneo.
La densidad de carga es lgicamente mayor en los centros de las
ciudades que en la periferia de las mismas, por lo que se requiere
una mejor regulacin de voltaje, mayor seguridad de la continuidad
en el servicio y menor por ciento de prdidas, por ello, cuando se
trata de grandes centros urbanos, zonas industriales densas o
distancias muy cortas, es prctica normal utilizar las lneas
subterrneas.
La eleccin de uno u otro sistema depende de un gran nmero de
factores, las consideraciones econmicas son el principal factor de
decisin, pues el costo de un sistema subterrneo puede alcanzar
de 5 a 10 veces el costo de un sistema areo, pero un sistemaareo puede tener una vida til de 25 aos, mientras que un
sistema subterrneo puede alcanzar los 50 aos.
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Es importante resaltar que el costo de las instalaciones
subterrneas ha disminuido de manera importarte a lo largo de los
aos, debido a la aparicin de nuevos productos y equipos;
aunque este suele ser superior al de un sistema areo, el costo
anual de operacin puede ser inferior, el diseo de la red tambin
desempea un papel importante, permitiendo que las instalaciones
bien proyectadas sean econmicamente competitivas.
La distribucin subterrnea tiene tradicin histrica, tcnica y
econmica. De modo general, los sistemas de distribucin se
instalan bajo tierra cuando se puede justificar el costo adicional de
una instalacin subterrnea.
Por eso tienen aplicacin en el servicio a:
Principales zonas comerciales de las grandes ciudades situadas
en zonas cntricas, donde la congestin y amontonamiento son
originados por los sistemas de distribucin areos.
Grandes cargas concentradas, que incluyen comercios e
instituciones tales como centros comerciales, hospitales, edificios
de oficinas, de viviendas, etc. En estas instalaciones existe gran
densidad de cargas lo que origina una gran congestin, si son
servidas mediante distribucin area.
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Nuevas zonas residenciales, donde a partir de varios aos atrs
la preocupacin por el aspecto de las mismas, ha encontrado eco
en las leyes de zonificacin locales, estas proponen la
distribucin residencial subterrnea para todas las nuevas
urbanizaciones que sobrepasan un cierto nmero de viviendas.
En lugares restringidos de espacio.
FIGURA 1 - 02: REDES SUBTERRANEAS
Para el anlisis de las redes de distribucin es necesario realizar un
levantamiento de la red donde se va realizar la instalaciones o un
levantamiento de las redes elctrica existente, esto constituye el
primer valor de este estudio pues se logra representar dicha red en
una base cartogrfica elaborada en formato digital.
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Usualmente las inversiones que se realizan en un sistema
subterrneo de distribucin se dividen de la siguiente forma:
Transformadores y equipos: 15%
Cables de media tensin y accesorios: 20%
Cables de baja tensin y accesorios: 30%
Obras civiles, pozos, ductos, excavacin: 35%
Los porcentajes pueden variar de acuerdo con el lugar de la
instalacin, el tipo de subsuelo y los obstculos que se encuentren
en l, as como de los materiales y equipos seleccionados.
Generalmente la planeacin y diseo de los sistemas de distribucin
subterrnea se dividen en tres grupos:
1. Consideraciones generales:
Normas nacionales y/o internacionales
Seguridad del personal y equipo
Simplicidad
Facilidades de alimentacin desde el sistema de potencia Optimizacin de costos
Condiciones climticas
Confiabilidad de los componentes
Entrenamiento de personal
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2. Diseo del sistema:
Localizacin del sistema de alimentacin
Conocimiento de carga
Tasas de crecimiento
Diseo del sistema a tierra
3. Seleccin del equipo:
Seleccin de las subestacin de distribucin incluyendo
interruptores, transformadores y gabinetes.
Seleccin de los cables
Optimizacin del calibre
1.2.1. Clasificacin de las cargas
Las cargas pueden clasificarse segn los siguientes criterios:
Localizacin geogrfica: un sistema de distribucin
debe atender usuarios de energa elctrica localizados
tanto en zonas urbanas como en zonas perifricas de
la ciudad; por lo que se puede clasificar las cargas por
las zonas a las que se sirve de las siguientes formas:
o Urbana central 40-100 (MVA / Km2)
o Urbana 5-40 (MVA / Km2)
o Semiurbana 3-5 (MVA / Km2)
-
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Tipo de utilizacin: la finalidad a la cual el usuario
destina la energa elctrica puede servir de criterio
para clasificar las cargas en:
o Cargas residenciales
o Cargas comerciales
o Cargas industriales
o Cargas mixtas
Confiabilidad: tomando en cuanta los daos que
pueden sufrir los usuarios por la interrupcin del
suministro de energa elctrica, es posible clasificar las
cargas en:
o Sensibles: son cargas en donde la interrupcin
momentnea en la alimentacin de la energa
elctrica causa importantes perjuicios al
consumidor.
o Semisensibles: todas las cargas en las que la
interrupcin pequea (menor a 10 minutos) no
causa grandes problemas al consumidor.
o Normales: son cargas que pueden tener un
tiempo de interrupcin (1hora t 5 horas).
-
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Tarifas: esta es la clasificacin que se usa con mayor
amplitud, ests varan dependiendo de la empresa
suministradora de energa.
1.2.2. Estructuras
La seleccin de estructuras adecuada para el desarrollo del
sistema de distribucin subterrnea juega un papel muy
importante en la planeacin, ya que influir no solo en la
operacin, sino en su costo y confiabilidad a travs de la vida
til de la red.
Los parmetros que influyen en la seleccin de la estructura
son:
Tipo de carga ;residencial, comercial, industrial o mixta
Densidad de carga
Localizacin geogrfica
Forma geomtrica de la expansin de la carga
Continuidad y confiabilidad requerida por los
consumidores.
Tasa de crecimiento
Operacin
-
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Mano de obra disponible tanto para la construccin como
para la operacin de la red.
Costo
En cuanto a su operacin, existen solo dos tipos fundamentales
de redes de distribucin subterrnea: radial y paralelo.
Un sistema radial es aquel en el que el flujo de energa tiene
una sola trayectoria de la fuente de la carga, de tal manera que
una falla en cualquier componente de la red produce una
interrupcin en todos los servicios. Este servicio de energa
elctrica es probablemente el ms antiguo y comnmente ms
usado en la distribucin de energa elctrica. Aunque su
continuidad queda limitada a una sola fuente, su sencillez de
operacin y bajo costo lo hace muy til en muchos casos. La
estructura radial se divide en:
a. Radial simple: en donde su aplicacin es en zonas de
baja densidad de carga, su estructura consta de cables
que alimentan en forma radial a la subestacin, su
ventaja es la simplicidad de operacin y economa, su
desventaja es en caso de falla de la troncal se produce
una interrupcin.
-
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b. Radial de opcin mltiple: en donde su aplicacin se da
en zonas de media densidad de carga y tasa de
crecimiento importantes, este sistema evita la
desventaja indicada en el sistema radial y minimiza el
tiempo de interrupcin para los usuarios, as como
permite la reparacin de las fallas, se interconectan a
troncales que provienen de diferentes subestaciones
de potencia, buscando la posibilidad de otra conexin
en caso de falla de un elemento de la red. Todas las
troncales de la red debern ser de un mismo calibre
para que permitan una alimentacin distinta. La
subestacin de distribucin de media tensin/baja
tensin deber ser conectada a una sola alimentacin,
al mismo tiempo que se buscar el equilibrio de las
cargas en lo alimentadores de las troncales. Los
elementos de seccionamiento con que cuentan las
estructuras permitirn una operacin en forma radial.
Los sistemas de operacin en paralelo cuentan con ms de una
trayectoria de flujo de energa que alimenta a los consumidores;
la operacin en paralelo es utilizada sobre todo en redes de
-
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baja tensin en nuestro pas debido a la complejidad en su
operacin y costo.
FIGURA 1 - 03: INSTALACION DE REDES SUBTERRANEAS
1.3. Reglamentos
Condiciones Tcnicas y Garantas en Centrales Elctricas y
Centros de Transformacin B.O.E. N 288 publicado el
1/12/1982. Correccin de errores: BOE N 15 de 18/1/1983.
Instrucciones tcnicas complementarias del Reglamento
sobre Condiciones Tcnicas y Garantas de Seguridad en
http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=363http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=363http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=363http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=363 -
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Centrales Elctricas, Subestaciones y Centros de
Transformacin B.O.E. N 183 publicado el 1/8/1984.
Ordenanzas Municipales, correspondientes al lugar de
ubicacin del centro de transformacin y de la construccin de
las redes subterrneas.
1.3.1. Instrucciones Tcnicas Complementarias
Las instrucciones tcnicas complementarias se enumeran a
continuacin:
MIE-RAT 01 Terminologa
En esta instruccin se recogen los trminos ms generales
utilizados en el presente reglamento y en sus instruccionescomplementarias. Se han seguido, en lo posible, las
definiciones que figuran para estos trminos en las normas
UNE.
MIE-RAT 02 Normas de obligado cumplimiento
En el mbito del reglamento sobre Condiciones Tcnicas y
Garantas de Seguridad en Centrales Elctricas,
Subestaciones y Centros de Transformacin, el que se
aprueba el reglamento general de las actuaciones del
Ministerio de Industria y Energa en el campo de la
http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455http://ffii.nova.es/puntoinfomcyt/decretos.asp?Code=455 -
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normalizacin y homologacin, se podrn declarar de
obligado cumplimiento, total o parcialmente, normas une,
normas europeas (EN) o documentos de armonizacin (HD)
del Comit Europeo de Normalizacin Electrotcnica
(CENELEC) o Publicaciones de la Comisin Electrotcnica
internacional (CEI), por las razones que se especifican a
continuacin:
1.- Por razones de seguridad de las personas o cosas
2.- Por razones de calidad del servicio elctrico
3.- Por acuerdos internacionales
4.- Por las razones anteriores o por otras de tipo econmico
relacionadas con la fabricacin de los materiales y equipos.
MIE-RAT 06 Maniobra de circuitos
Las maniobras de interrupcin, seccionamiento y
aislamiento de circuitos, deben ser efectuadas mediante
aparatos adecuados a la operacin a realizar.
MIE-RAT 07 Transformadores y auto transformadores de
potencia
-
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En general, tanto los transformadores como los
autotransformadores de potencia conectados a una red
trifsica, sern del tipo de maquina trifsica, si bien se
admitirn los bancos constituidos por tres unidades
monofsicas. Para pequeas cargas Modificado o aadido
por orden de 23 de junio de 1988: potencias podrn
emplearse transformadores monofsicos o agrupaciones de
estos cuando sea aconsejable.
MIE-RAT 09 Protecciones
Protecciones contra sobretensiones, sobreintensidades,
sobrecalentamiento. Protecciones especificas de mquinas
e instalaciones.
MIE-RAT 14 Instalaciones elctricas de interior
Condiciones generales para locales y edificios, para sus
instalaciones, sistemas contra incendios, alumbrado,
pasillos y zonas de proteccin.
MIE-RAT 15 Instalaciones elctricas de exterior
Condiciones generales para locales y edificios, para sus
instalaciones, sistemas contra incendios, alumbrado,
pasillos y zonas de proteccin.
-
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MIE-RAT 16 Instalaciones bajo envolvente metlica hasta
75,5kv: conjuntos prefabricados.
Generalidades, campo de aplicacin y condiciones de
servicio.
MIE-RAT 17 "Instalaciones Bajo Envolvente Aislante Hasta
36 Kv: Conjunto Prefabricados".
Generalidades, campo de aplicacin, envolvente,
concepcin y construccin, seccionadores, ensayos y
condiciones de servicio.
MIE-RAT 18 Instalaciones Bajo Envolvente Metalica Hasta
75,5 Kv O Superiores Modificado PorOrden De 23 De Junio
De 1988, Aisladas Con Hexafloruro De Azufre (Sf6)
Las instalaciones a que se refiere quedan exentas de la
aplicacin del reglamento de aparatos a presin. Se
establece como norma de obligado cumplimiento para las
instalaciones de tensiones superiores a 72,5 kv la norma
une 20-141.Campo de aplicacin, seccionadores, tensin de
paso y contacto y condiciones de servicio.
http://www.grupoprevenir.es/normativas/c/itc_rat1_18.htm#18_9http://www.grupoprevenir.es/normativas/c/itc_rat1_18.htm#18_9http://www.grupoprevenir.es/normativas/c/itc_rat1_18.htm#18_9http://www.grupoprevenir.es/normativas/c/itc_rat1_18.htm#18_9 -
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1.3.2. Normas particulares y recomendaciones de compaas
elctricas particulares
Son particularmente aconsejables de tener en cuenta, las
Recomendaciones UNESA RU que afectan a los centros
de transformacin, as como el Proyecto tipo UNESA de
centros de transformacin en edificios. UNESA (Unidad
Elctrica, S.A.) es la asociacin de las principales empresas
elctricas espaolas, para las que pblica unas
recomendaciones tcnicas RU a las que se atienen
dichas empresas:
Normas UNE
Normas Endesa
Especificaciones Tcnicas UNESA (ETU)
Mtodos de clculo y proyecto de
instalaciones de puesta a tierra para centros
de transformacin conectados a redes de
tercera categora, realizado por UNESA
(Comit de Distribucin y Comisin deReglamentos)
Condiciones Tcnicas para Centros de
Transformacin de Gesa-Endesa
-
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Normas aplicadas prefabricados Ormazabal,
este sistema ha sido diseado para responder
a los requisitos de las normas internacionales:
MIE-RAT
UNE-EN 61330, RU 1303A
UNE-EN 60298, RU 6407B
UNE 21428-1, HD 428, RU5201D
UNE 21538, HD 538
UNE-EN 60439-1, RU 6302B
-
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CAPITULO 2
2. DESCRIPCIN, SELECCIN E INSTALACIN DE
CABLES SUBTERRNEOS
2.1. Descripcin de los cables subterrneos
Los cables que se emplean en las instalaciones subterrneas estn
aislados y protegidos contra los agentes del terreno donde se
instalen, estn compuestos por; el conductor, por el cual fluye la
corriente; el aislamiento, que soporta la tensin aplicada; la cubierta,
proporciona la proteccin contra el ataque del tiempo y los agentes
externos; las pantallas, permiten una distribucin de los esfuerzos
elctricos en el aislamiento en forma radial y simtrica; y las
armaduras metlicas, que se utilizan para dar proteccin adicional al
cable contra esfuerzos de tensin extraordinarias.
FIGURA 2- 01: CABLES AISLADOS
-
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Los cables de media tensin (5KV hasta 30 KV) pueden ser de cobre
recocido o aluminio semiduro, cableado a base de hilos de seccin
sectorial o circular para conductores unipolares o tripolares.
2.1.1. Seleccin de Conductores
Los factores a considerarse para la seleccin son:
1. Materiales
2. Flexibilidad
3. Forma
Materiales
Los materiales mas utilizados para la fabricacin de cables
elctricos son el cobre y el aluminio, el cobre es superior en
caractersticas elctricas y mecnicas, la conductividad del
aluminio es aproximadamente el 60% de la del cobre y su
resistencia a la tensin mecnica el 40%. Las caractersticas de
bajo peso del aluminio han dado lugar a un amplio uso de
ambos metales en la fabricacin de cables aislados y desnudos.
En el cobre se distinguen tres temples o grados de suavidad del
metal: suave o recocido, semiduro y duro; con propiedades algo
diferentes. El uso del cobre suave se extiende a cualquier
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conductor, aislado o no, posee alta conductividad elctrica y la
flexibilidad.
Flexibilidad
La flexibilidad de un conductor se logra de dos maneras,
recociendo el material para suavizarlo o aumentando el nmero
de alambres que lo forman, el grado de flexibilidad de un
conductor, como funcin del nmero de alambres del mismo, se
designa mediante letras que representan la clase de cableado.
Forma
Las formas de conductores son variadas, a continuacin en la
figura 2-02 se muestran algunas de ellas.
FIGURA 2- 02: FORMAS DE CONDUCTORES
-
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El conductor circular compacto; tiene seccin transversal
circular, las hebras que lo constituyen tienen diferentes
secciones, se lo utiliza en cables monoconductores,
multiconductores con cualquier tipo de aislamiento. Con esta
construccin, se obtiene un conductor de menor dimetro y
peso que un conductor concntrico, esto significa estructuras
ms livianas en ductos de menor dimetro en tendido
subterrneo.
El conductor sectorial; en este tipo de conductor los alambres
se agrupan para formar un sector circular equivalente a un
tercio de circunferencia.
El cable anular; consisten en alambres trenzados
helicoidalmente, en capas concntricas, sobre un ncleo que
puede ser una hlice metlica. Esta construccin disminuye el
efecto skin y por lo tanto la resistencia efectiva.
El conductor segmental; esta formado por tres o cuatro
segmentos, aislados entre si por una delgada capa de aislante,
trenzado en conducto. Los segmentos se conectan en paralelo.
Comparando los cables conductores sectoriales, con los
conductores redondos, se tiene:
-
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Menor dimetro,
Menor peso, y
Costo ms bajo.
Pero tienen en cambio estas desventajas:
Menor flexibilidad, y
Mayor dificultad en la ejecucin de uniones.
2.1.2. Aislamiento
Un material aislante es aquel que, debido a que los electrones
de sus tomos estn fuertemente unidos a sus ncleos,
prcticamente no permite su desplazamiento, es decir, la
funcin del aislamiento es confinar la corriente elctrica en el
conductor y contener el campo elctrico dentro de su masa.
Las caractersticas elctricas y mecnicas son factores que
deben ser considerados en la seleccin de los aislamientos.
Aislantes ms comunes:
Aislantes slidos
1. Policloruro de vinilo (PVC)
2. Polietileno reticulado (XLPE)
-
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3. Goma etilenpropilnica (EPR)
Gomas silicnicas
Caractersticas elctricas
Las principales caractersticas que identifican a los aislamientos
son:
Rigidez elctrica: es el valor mximode intensidad del
campo elctrico al que puede someterse el material para
que se produzca una perforacin en el aislamiento,
normalmente este valor es de 4 a 5 veces mayor que el
gradiente de operacin normal, se expresa en KV/mm, la
rigidez elctrica disminuye al aumentar el tiempo de
ensayo.
Gradiente de operacin: esfuerzo de tensin de
operacin de un cable en cualquier punto X del
aislamiento, se calcula con la siguiente expresin:
mmKV
d
dx
VG
p
a
/
log
869.0
10
0=
Donde:
V0= Tensin al neutro del sistema (KV).
-
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da= Dimetro sobre el aislamiento (mm).
dp= Dimetro pantalla semiconductora que esta sobre el
conductor (mm).
x = Distancia a la que se desea conocer el valor del
gradiente (mm).
De la formula anterior se puede obtener el gradiente
mximo que se presenta en la parte interna del
aislamiento.
mmKV
d
dd
VG
p
ap
/
log
869.0
10
0=
Y el gradiente mnimo que se presenta en la parte
externa del aislamiento:
mmKV
d
dd
VG
p
aa
/
log
869.0
10
0=
Resistencia del aislamiento: la diferencia de potencial
entre el conductor y la parte externa del aislamiento
produce una corriente llamada de fuga, a travs del
mismo; y la resistencia que se opone al paso de esta
corriente se conoce como resistencia del aislamiento Ra.
-
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El aislamiento ideal sera el que tuviera una resistencia
de valor infinito. Ra esta dado por la siguiente expresin:
KmMd
dKR
p
aa = 10log
Donde:
K= Constante caracterstico del material aislante.
Factor de potencia: este factor nos permite relacionar y
calcular las prdidas en el dielctrico y corresponde a la
tangente del ngulo complementario del ngulo . Para
los ngulos cercanos a 90 que, en general, es el caso de
los aislamientos, el valor del factor de potencia y la tan
son similares, por lo que ambos factores se utilizan para
definir las prdidas en el aislamiento.
-
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TABLA 2-01
DIAMETROS BAJO AISLAMIENTO DE COBRE Y ALUMINIO
Caractersticas mecnicas
La proteccin mecnica est dada por las cubiertas metlicas o
termofijas. Por esta razn tenemos:
-
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Resistencia a la humedad: los cables de energa
frecuentemente estn en contacto con la humedad, el
cable absorbe agua a una velocidad determinada por la
permeabilidad en el aislamiento, cubierta y por las
temperaturas del medio ambiente, conductor y
aislamiento.
Flexibilidad: la flexibilidad del aislamiento debe ser
compatibles con los dems elementos del cable, las
ventajas de la flexibilidad son:
o Mayor facilidad para sacar el cable en el carrete; y
o Permitir dobleces y cambios de direccin en
general.
Nivel del aislamiento: determinado el material para el
aislamiento, es necesario determinar el espesor de
acuerdo con el fabricante, tomando como base la tensin
de operacin entre fases y las caractersticas del sistema,
2.1.3. CubiertasSu funcin es la de proteger al cable de los agentes externos del
medio ambiente que lo rodea, y de los esfuerzos mecnicos
durante el tendido.
-
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Seleccin de la cubierta
El material de la cubierta depender de su aplicacin y de la
naturaleza de los agentes externos, puede ser de los siguientes
materiales:
Metlicas
Termoplsticas
Elastomricas
Textiles
Cubiertas metlicas: el material usado es el plomo y sus
aleaciones, tambin se usa el aluminio pero en menor escala.
Cubiertas termoplsticas: usualmente se fabrica con cloruro de
polivinilo (PVC) y polietileno de alta y baja densidad.
Cubiertas elastomricas: se utiliza el neopreno y el hypalon.
Cubiertas textiles: se emplea una combinacin de yute
impregnado en asfalto y recubierto con un bao de cal y talco,
para evitar que se adhieran las capas adyacentes.
-
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2.1.4. Pantallas
Las pantallas elctricas tienen por principal objetivo crear una
superficie equipotencial para uniformar el campo elctrico radial
en el dielctrico y confinar en forma adecuada este campo a la
masa de aislamiento del cable, tambin sirve para blindar al
cable de campos externos y como proteccin para el personal,
mediante su conexin efectiva a tierra. Pueden ser:
Pantalla semiconductora sobre el conductor; y
Pantalla sobre el aislamiento.
Pantalla semiconductora sobre el conductor
Los materiales usados en la fabricacin de estas pantallas
dependen del diseo del cable. En cables con aislamiento de
papel impregnado se usan cintas de papel CB (Carbn Black).
En cables con aislamiento slido se utilizan pantallas de material
compatible con el utilizado en el aislamiento. Las funciones
bsicas de este tipo de pantallas son:
Evitar concentraciones de esfuerzos elctricos que se
presentan en los pequeos espacios de un conductor
cableado, a consecuencia de la forma de los hilos.
Impedir la ionizacin en los intersticios entre el conductor y el
aislamiento, sin el aislamiento se producira la formacin
-
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burbujas de aire, que al estar sujetas a una diferencia de
potencial, provocara la ionizacin del aire.
Pantalla sobre aislamiento
Las pantallas sobre aislamiento se subdividen en:
Pantalla semiconductora, y
Pantalla metlica.
Las funciones de las de la pantalla sobre el aislamiento son:
1.- Crear una distribucin radial y simtrica de los esfuerzos
elctricos en la direccin de mxima resistencia del aislamiento.
2.- Proveer al cable de una capacitancia a tierra uniforme.
2.2. Parmetros elctricos del cable subterrneo
Los valores de las constantes de operacin de los cables aislados (R,
L, C) permiten el estudio tcnico-econmico para realizar la seleccin
idnea del calibre del conductor en base a las prdidas de energa y
cada de tensin en el conductor, etc., tambin permite determinar, el
valor de la impedancia, para los anlisis de cortocircuito, como su
comportamiento en regmenes transitorios, al efectuar las pruebas de
campo y el mantenimiento correspondiente.
-
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2.2.1. Resistencia del conductor
La resistencia de un conductor de cualquier material est
expresado por:
=A
LR
Efecto del cableado
Cuando se trata de conductores cableados, su resistencia es
igual a la resistencia de cada uno de los hilos dividida por el
nmero de ellos:
'*
'
A
L
nn
RR
==
Donde R y A son la resistencia y el rea de cada hilo,
respectivamente; sin embargo, sta frmula sera vlida, solo s
todos los hilos tuviesen la misma longitud. Como en realidad
esto no es exacto ya que las longitudes de los hilos de las capas
superiores tienen una mayor longitud. El incremento de
resistencia por efecto del cableado es:
( )kcA
LR += 1
Los valores de Kc se encuentran en la tabla. 2-02.
-
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TABLA 2-02
VALORES KC POR TIPO DE CABLEADO
TIPO DE CABLEADO Kc
Redondo normal 0.020Redondo compacto 0.015
Sectorial 0.015
Segmental 0.020
Resistencia a la corriente alterna
La resistencia de un conductor en corriente alterna es mayor
que la de un conductor en corriente directa. Este incremento se
debe por dos efectos:
El efecto superficial o de piel, y
El efecto de proximidad
Se calcula de acuerdo con la siguiente expresin:
( )YpYsRcdRca ++= 1
Donde:
Rca = resistencia a la corriente alterna
Rcd = resistencia a la corriente directa
Ys = factor debido al efecto de piel
Yp = factor debido al efecto de proximidad
-
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Efecto de la temperatura en la resistencia
Los cambios en la temperatura provocan incrementos en la
resistencia y en la longitud del conductor, para instalaciones
subterrneas es el cambio del valor de la resistencia ya que el
incremento de la longitud es importante para las instalaciones
areas. Para calcular la resistencia a la temperatura de
operacin emplea la siguiente expresin.
)(1( 1212 TTRR +=
Donde:
R2: Resistencia a una temperatura de operacin T2
R1: Resistencia a una temperatura de operacin T1
: Coeficiente de correccin de temperatura
Efecto superficial o de piel
Cuando una corriente de magnitud variable con el tiempo fluye
por un conductor elctrico, la densidad de corriente en su cara
transversal, no es uniforme. El resultado es el incremento de
resistencia a la corriente alterna. El factor Ys del efecto piel se
calcula por medio de:
4
4
8.0192 s
ss
X
XY
+= ; ss k
R
fX 42 10*
'
8 =
-
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Donde:
f = frecuencia del sistema, Hz
R = resistencia del conductor a la corriente directa corregida a
la temperatura de operacin.
TABLA 2-03
VALOR DE FACTORES KS Y KP
FACTORES Ks y Kp Ks Kp
Conductor redondocompacto
1.0 1.0
Conductor redondo 1.0 1.0
Conductor compactosegmental
0.43 0.37
Efecto de proximidad
Cuando un conductor por el que fluye una corriente elctrica de
variacin alterna se encuentra cercano a otro que transporta un
flujo de iguales caractersticas pero de sentido contrario, crea
una resta vectorial de densidad de flujo, dando por resultadouna distribucin no uniforme de la densidad de corriente y un
aumento aparente de la resistencia efectiva, la cual se calcula
afectando la resistencia original por un factor (Yp). Esto es
-
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vlido para cables paralelos que alimentan cargas monofsicas
y trifsicas.
++
+
+=
27.08,0192
18,1312,0
8,01924
4
22
4
4
p
pp
p
X
Xs
dc
s
dc
X
XYp
pp kR
fX 42 10*
'
8 =
donde:
dc= dimetro del conductor
s = distancia entre ejes de los conductores
En el caso de los cables tripolares con conductor segmental, el
valor de Yp obtenido se deber multiplicar por 2/3, para obtener
el factor de proximidad. Tambin se deber sustituir en la
frmula original dc=dx, que es el dimetro de un conductor
redondo de la misma rea que el conductor sectorial.
s = dx+t; Donde t es el espesor del aislamiento
2.2.2. Inductancia y Reactancia inductiva
Un conductor elctrico en presencia de una corriente de
magnitud variable con el tiempo, crea un flujo magntico
-
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variable, el cual se concatena con los dems conductores que
forman el circuito.
tI
tML
/
/
=
tM / =Variacin del flujo magntico en el tiempo.
tI / =Variacin de la corriente en el tiempo.
En donde L est dado en Henrys/unidad de longitud.
La inductancia de un cable, est dada por la suma de la
inductancia propia o interna (ya que parte del flujo generado,
corta al conductor mismo) ms la externa o mutua.
El valor de la inductancia propia (Lo) de un conductor es
constante e independiente al arreglo geomtrico de los
conductores.
Para un conductor redondo slido de material no magntico
vale 0.05 mH/km; para conductores formados por varios hilos el
valor variar de acuerdo con el nmero de los mismos como
sigue:
-
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7 hilos 0.058 mH/km
19 hilos 0.051 mH/km
37 hilos 0.046 mH/Km
La inductancia mutua depende del arreglo geomtrico de los
cables, interviniendo el concepto del Dimetro Medio
Geomtrico DMG, el cual est definido por la siguiente
expresin:
( )( ) ( )m nnnin dddddddDDMG 1224231312 ......... ==
Para el caso particular de tres conductores se tiene lo siguiente:
3132312 dddDDMG ==
Si se trata de tres cables con espaciamiento en delta o
formacin trbol:
( )eraxialciadisSD inttan =
Para cables en formacin plana paralela:
D=1.26S
S= distancia interaxial entre conductores prximos.
-
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Para cables unipolares la inductancia est dada por:
02log46.0 LdcDL +=
En caso de los cables tripolares sin armadura, la frmula
anterior se transforma en:
0
2460 L
dc
dalog.L +=
La armadura en cables tripolares altera el valor de la frmula
anterior, cuando sta es de material magntico, aumentando su
valor como sigue:
0
2
320
2
460 Ldma
da
.dc
da
log.L +
+=
en donde:
0L = valor de la inductancia interna
da =dimetro sobre aislamiento
dc =dimetro del conductor
dma=dimetro medio de la armadura.
-
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2.2.3. Capacitancia
La capacidad de un cable depende de la constante dielctrica
relativa del aislamiento y de las dimensiones del cable.
d
DC
log
0241.0 =
Donde
: constante dielctrica relativa
D: dimetro sobre el aislamiento
d: dimetro del conductor incluyendo la capa semiconductora.
2.3.Cada de tensin y regulacin en cables aislados
Para media tensin los cables de energa aislados implican distancias
menores de 15Km, lo que nos permite aproximarlo a una lnea de
transmisin corta. La reactancia capacitiva es despreciable, para los
efectos del clculo, y se considera el circuito equivalente a la
resistencia y reactancia inductiva en serie como se muestra en la
figura 2-03.
-
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FIGURA 2 - 03: CIRCUITO EQUIVALENTE MEDIA TENSION
Regulacin
Se puede decir que la regulacin de tensin de una lnea es el
incremento de tensin en el extremo de recepcin, expresado como
un porcentaje de tensin a plena carga, cuando se retira la carga a un
cierto factor de potencia, mientras que la tensin en el extremo de
envo permanece constante; esto se lo puede expresar a travs de la
siguiente ecuacin.
100*%Vpc
VpcVscregulacion
=
VSC= tensin sin carga,
VPC= tensin a plana carga.
-
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Cuando el factor de potencia est en atraso la regulacin es mayor,
mientras que es menor cuando la carga es resistiva, incluso puede
ser negativo cuando el factor de potencia est en adelanto.
2.4. Seleccin del cable por corriente de cortocircuito y por
sobrecarga
Los sistemas elctricos presentan cortocircuitos, y sobrecargas
causadas generalmente por condiciones anormales de operacin.
El calor que se genera debido al efecto de Joule puede ocasionar
daos a los componentes de cable (aislamiento, cubiertas).
Sobrecargas:
Temperaturas de sobrecargas, y
Corrientes de sobrecargas
Corto circuito:
Temperaturas mximas en condiciones de cortocircuito, y
Seleccin del conductor conociendo la corriente de falla.
2.4.1. Sobrecargas
Si se sobrepasa el valor de la corriente nominal de un cable
de energa, la temperatura en el cable va aumentando
lentamente hasta alcanzar su nivel mximo de equilibrio
trmico.
-
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El mtodo del clculo de capacidad de conduccin de
corriente de un conductor depende de ciertos parmetros los
cuales estn relacionados con la transmisin de calor
generado en el conductor, a travs del mismo cable y medio
que lo rodea, despreciando las perdidas del dielctrico.
Condicin normal
Calor generado: RIQg2=
Calor disipado:tt
acd
R
T
R
TTQ
=
= ; dg QQ =
Corriente mxima:RR
TI
t
n
=
Condicin de sobrecarga
Calor generado: 0RIQ scg =
Calor disipado:t
sc
t
ad
R
T
R
TTQ
=
= 0
Corriente de sobrecarga:ot
scscRR
TI
=
Si dividimos las ecuaciones de corriente mxima y calor
disipado obtenemos aproximadamente el incremento
-
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permisible en la ampacidad de un cable aislado para media
tensin, en un perodo de sobrecarga.
0
0
R
Rx
TT
TTII
ac
ansc
= A.
En donde:
In= corriente normalmente permisible en el cable,
Isc= corriente de sobrecarga del cable,
To= temperatura mxima de emergencia del conductor en C,
Tc= temperatura mxima de operacin normal del conductor,
Ta= temperatura del medio ambiente. C,
R= factor de correccin de la resistencia del conductor, a la
temperatura mxima nominal de operacin.
Ro= factor de correccin de la resistencia del conductor, a la
temperatura mxima de emergencia.
2.4.2. Cortocircuito
Bajo condiciones de cortocircuito se incrementa con rapidez
la temperatura de los elementos metlicos de los cables de
energa (conductor, pantalla o cubierta metlica).
Si la seleccin del conductor, o de la pantalla no es
adecuada para soportar las condiciones de cortocircuito, el
-
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calor generado produce daos en forma permanente en el
aislamiento e incluso forma cavidades entre la pantalla y
aislamiento. Para determinar la corriente permisible en el
conductor o pantalla, es necesario conocer el tiempo que
transcurre antes de que las protecciones operen.
La siguiente ecuacin nos da el tiempo de duracin del
cortocircuito.
SktI =
Donde:
K: Coeficiente que depende de la naturaleza del
-
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2.5. Seleccin del cable por esfuerzo trmico
La corriente transportada por un conductor produce una energa
trmica, esta energa provoca una elevacin en la temperatura del
conductor, luego de un tiempo de circular esta corriente la temperatura
del conductor se estabiliza producindose un equilibrio trmico, esta
corriente es denominada capacidad de conduccin de corriente
2.5.1. Ley de Ohm trmica
La ley de Ohm trmica se expresa a travs de una ecuacin que
relaciona la transferencia de calor de elementos que se oponen
al flujo del mismo, se expresa por:
tRT =
tpptddtccac RRRTT ++=
Donde :
T= Tc-Ta.
Tc= temperatura del conductor.
Ta= temperatura del medio ambiente.
= calor generado en el cable.
tR =sumatoria de resistencias trmicas que se oponen al flujo
del calor.
-
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Las fuentes de generacin de calor en un cable de energa son:
el conductor,
el dielctrico, y
las pantallas.
De la ecuacin anterior podemos calcular la corriente permisible
en el conductor:
tpptcc
tddac
RKRRR
RTTI
+
=
Para calcular la corriente permisible en el conductor se debe
definir:
El gradiente de temperatura T= Tc-Ta.
Las resistencias trmicas.
2.5.2. Resistencia trmica
Ests resistencias dependen de la resistividad del material, del
espesor y del rea por la que el calor pasa.
2.5.2.1. Resistencia del aislamiento
La resistencia para cables monopolares:
-
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d
dR aaa log366.0 =
Ra= Resistencia trmica del aislamiento;
a= Resistividad trmica del aislamiento;
da= Dimetro sobre aislamiento; y
d= Dimetro sobre conductor, incluyendo pantalla.
Para cables tripolares:
GR aa
2=
G= factor geometrico.
2.5.2.2. Resistencia de la cubierta
La resistencia trmica de la cubierta se puede expresar
por:
o
cc
d
dRc log366.0 =
Rc= Resistencia trmica de la cubierta.
c= Resistividad trmica de la cubierta.
dc= Dimetro sobre cubierta.
do= Dimetro bajo cubierta.
-
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2.5.2.3. Resistencia del aire dentro del ducto
em
cddCBI
AR
)(
100
++=
A,B,C= Constantes , dependen del tipo de instalacin.
de= Dimetro exterior del cable.
m=Temperatura del medio dentro del ducto.
TABLA 2-04
VALORES DE A, B, C
INSTALACIN A B CConduit metlico 5,2 1,4 0,011Ducto de asbesto -cemento en el aire 5,2 1,2 0,006
Ducto de asbesto -cemento en concreto 5,2 1,1 0,011
2.5.2.4. Resistencia del ducto
La resistencia se puede expresar por:
i
ed
d
dRd log366.0 =
Rd= Resistencia trmica del ducto.
d= Resistividad trmica del ducto.
de= Dimetro exterior del ducto.
di= Dimetro interior del ducto.
-
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TABLA 2-05
RESISTIVIDAD DEL MATERIAL
MATERIAL d (C-cm/W)
Asbesto -cemento 200
Concreto 100
PVC 700
2.6. Prdidas tcnicas en redes subterrneas
Las perdidas tcnicas en redes subterrneas estn basadas en las
condiciones de operacin y las caractersticas de los materiales
requeridos, por lo cual tienen un tratamiento y metodologa
particulares, aunque las prdidas se produzcan por una interaccin
de las magnitudes elctricas sobre los componentes del cable
elctrico, stas podemos dividirlas en: prdidas en el conductor, en el
dielctrico y en las pantallas o cubiertas metlicas.
2.6.1. Prdidas en el conductor
Se las determinan a la temperatura de operacin del conductor,
tomando en cuenta los efectos de piel y de proximidad, segn
las condiciones de operacin o instalacin.
)/(10** 32 KmKwRIwc=
-
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Donde:
wc: Prdidas de potencia.
I : Corriente que circula en el conductor.
R : Resistencia efectiva.
Perdidas en unidades de energa (Kw.-hora/ao)
)/(**** aohKWFHNLwW pcc =
Donde:
L: Longitud del circuito en Km.
N: Numero de cables del sistema.
H: Horas efectivas de operacin del sistema despus de
descontar mantenimiento, paros programados, etc.
Fp: Factor de perdida.
2)(7,03,0 FcFcFp +=
2.6.2. Prdidas en el dielctrico
Las prdidas en el aislamiento de un cable de energa
dependern fundamentalmente de las caractersticas del
material, como de la permitividad del dielctrico y del factor de
prdidas. As las prdidas estn dadas por:
KmKmfCEWd /10tan232
0=
-
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Donde:
f: Frecuencia en Hz.
Eo: Tensin al neutro en voltios.
tan: Factor de prdidas del aislamiento a frecuencia y
temperatura de operacin.
Perdidas en unidades de energa (Kw.-hora/ao)
)/(**** aohKWFHNLwW pdd =
TABLA 2-06
VALORES DE LAS CONSTANTES
AISLAMIENTO TAN (%) SIC
VULCANEL EP 1.5 2.6
VULCANEL XLP 0.1 2.1SINTENAX 9.0 7
PAPEL IMPREGNADO 1.1 3.9
2.6.3. Prdidas en las pantallas o cubiertas metlicas
La corriente que circula por el conductor inducir a su vez una
corriente por las pantallas o cubiertas metlicas, cuando stas se
encuentran conectadas a tierra en sus extremos.
Las prdidas en la pantalla o cubierta se deben al efecto de
Joule, es decir, son consecuencia del paso de la corriente
-
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inductiva, Ip por un elemento metlico que ofrece una
resistencia Rp, lo cual se expresa por:
)/(10** 32 KmKwRpIW pp=
Donde:
Wp: Prdidas en la pantalla de un cable del sistema Kw/Km.
Ip: Corriente que circula por la pantalla en amperios.
Rp: Resistencia de la pantalla, Ohms/Km.
Perdidas en unidades de energa (Kw.-hora/ao)
)/(**** aohKWFHNLwW ppp =
Frmulas para el clculo de la resistencia elctrica de pantallas y
cubiertas metlicas:
Pantalla de alambres:
)/(**7854.0
02.12
Kmdn
Rp =
Tubular de plomo:
)/(**
Kmtdm
Rp =
Pantallas de cintas de cobre traslapadas:
)/(**
*02.1Km
tdm
KRp =
Donde:
: Resistividad elctrica del material del conductor - mm./Km.
-
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dm: Dimetro medio de la pantalla o forro metlico en mm.
d: Dimetro de los alambres de la pantalla en mm.
t: Espesor de la pantalla o forro metlico en mm. (aproxi
madamente 0,12 m. para cintas de cobre).
n: Nmero de alambres.
K: Factor para incrementar la resistencia debido al contacto en el
traslape (k = 1 para cables nuevos y K = 2 para cables que han
estado en servicio).
Mientras que la resistencia en la pantalla o cubierta es constante
y slo debe ser corregido para la temperatura de operacin
(10C abajo de la del conductor), la corriente Ip depende de la
corriente en el conductor, la construccin del cable y la
disposicin y espaciamiento de los cables del sistema.
La corriente Ip que circula por las pantallas, para cables
monopolares en sistemas monofsicos o trifsicos con los cables
dispuestos en configuracin equidistante, se calcula con lasiguiente expresin:
pRmX
mXIIp
22
222
+=
-
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Donde:
I: Corriente del conductor en Amp.
Xm: Reactancia mutua entre conductor y pantalla o cubierta
metlica.
Rp: Resistencia elctrica de la pantalla a la temperatura de
operacin.
El problema se reduce a evaluar la magnitud de las corrientes
inducidas; problema que, se complica por los efectos de
induccin de los dems cables del sistema. Esta complejidad se
puede simplificar mediante desarrollos matemticos que nos
permiten suponer una resistencia efectiva (Re) de la pantalla, tal
que, al ser multiplicado por el cuadrado de la corriente en el
conductor, se obtengan directamente las prdidas en la pantalla
o cubierta metlica.
2.7. Instalacin de cables subterrneos de media tensin
Antes de proceder a efectuar la instalacin se deber hacer unrecorrido de la trayectoria, para ver el grado de dificultad y, adems
verificar que est en condiciones para instalar los cables.
-
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Para lograr confiabilidad, seguridad y continuidad en el servicio se
debe contar con el equipo de instalacin adecuada al tipo de cable e
instalacin y la supervisin de tcnicos especializados.
2.7.1. Parmetros a considerar previos a la instalacin
En la instalacin de los cables, deben considerarse los
siguientes parmetros, debido a las propiedades fsicas de los
cables:
Mxima tensin de jalado: es la tensin mxima del jalado
que excede los lmites elsticos del conductor, pueden causar
alargamiento y desplazamiento de los componentes. En
cables aislados, el alargamiento puede crear espacios vacos
los cuales son puntos de deterioro por efecto corona. La
tensin de jalado no debe de exceder el mnimo de los
siguientes valores:
o Tensin permisible en el conductor.
o Tensin permisible en el perno o dispositivo de
traccin.
o Presin lateral permisible
-
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Longitud de jalado: es la distancia mxima que puede
jalarse un cable durante su instalacin, de tal forma que no se
dae.
Presin lateral: la presin lateral es la fuerza radial ejercida
sobre el aislamiento y cubierta de un cable en una curva,
excediendo la mxima presin lateral permisible, el cable
puede sufrir dao por aplastamiento.
Radio mnimo de curvatura: el radio mnimo de curvatura al
que se puede someter un cable aislado no debe ser menor
que los recomendados por el fabricante. Como norma se usa
12 veces el dimetro externo para un cable con aislamiento
extruido y con pantalla a base de cintas metlicas y 8 veces
para cables con aislamiento extruido sin pantalla, arriba de
600V. En instalaciones con jalones difciles se debe usar
menos de 15 veces el dimetro externo para cables con
pantalla a base de cintas.
Friccin: Normalmente se usa el valor de 0.5 como
coeficiente de friccin. Se han medido valores de 0.2 a 0.8 los
cuales dependen del tipo de material del ducto, del grado de
-
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deterioro del material de la cubierta del cable y del tipo de
lubricante a usar. El valor de 0.5 es el que generalmente usan
los instaladores.
2.7.2. Instalacin de cables directamente enterrados
La instalacin de cables directamente enterrados se hace en
lugares donde no se tienen construcciones o donde haya la
posibilidad de abrir zanjas posteriormente para cambio de
cables, reparacin o aumento de circuitos, como por ejemplo en
fraccionamientos, jardines donde no existan edificaciones.
FIGURA 2 - 04: CABLES DIRECTAMENTE ENTERRADOS
-
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Las ventajas de este tipo de instalaciones se determinan en el
conductor, ya que este se encuentra menos expuesto a daos
por dobleces excesivos, deformacin y tensin presentes
durante la instalacin. Este tipo de instalacin es ms rpida y
segura, y su costo es mas bajo que en otro tipo de instalaciones.
Debido a la facilidad para la disipacin trmica, la ampacidad es
aproximadamente de 10 a 20% mayor que en las instalaciones
en ductos.
Una de las desventajas que presenta este tipo de instalacin es
el tiempo para reparar una falla, o por aumento de circuitos.
Debe tomarse en cuenta la disposicin de otras construcciones
subterrneas, como gasoductos, conductos de agua,
alcantarillados, conductos trmicos, puesto que la reparacin de
estas construcciones estar ligada a la excavacin de la
trayectoria seleccionada. Se evitar en lo posible que la
trayectoria atraviese terrenos inestables (pantanosos, lodosos,
etc.) o altamente corrosivo.
La seleccin de los cables est en funcin de los arreglos o
configuraciones como se muestran en algunos arreglos tpicos
de instalacin de cables de energa:
-
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Tres cables monofsicos en formacin de trbol
FIGURA 2 - 05: CABLES DIRECTAMENTE ENTERRADOS EN
FORMA DE TRBOL
Un circuito con cables monofsicos espaciados
horizontalmente
FIGURA 2 - 06: CABLES DIRECTAMENTE ENTERRADOS
ESPACIADOS HORIZONTALMENTE
-
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Dos circuitos con cables monofsicos espaciados
horizontalmente
FIGURA 2 - 07: DOS CIRCUITOS DE CABLES
DIRECTAMENTE ENTERRADOS
Cables directamente enterrados a diferentes profundidades
Zanjas
La excavacin de la zanja con equipo mecanizado en zonas
urbanas o industriales, se limita a una profundidad de 40cm para
evitar daar cualquier otro tipo de instalaciones subterrneas,
posteriormente se continuar la excavacin con pala hasta tener
la profundidad recomendada. La profundidad mnima deber ser
de 1 metro y el ancho variara de acuerdo al nmero de cables a
instalar.
-
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Tipos de Terreno
Tipo A. Material suelto y seco no cementado como
arena, cal, etc.
Tipo B. Material que se requiere del uso de
herramientas ligeras, ya sean manuales o mecnicas. Tal
como tepetate, arcilla, etc.
Tipo C. Es el conglomerado cementado que para
excavarlo requiere el uso de herramienta pesada, de
barrenacin o explosivos manto de roca, muros de
mampostera, etc.
Para una terna de cables directamente enterrada, la intensidad
admisible vendr corregida por la aplicacin de un coeficiente de
correccin en funcin de la profundidad de instalacin. A
continuacin se muestra las tablas 2-07 y 2-08.
Cables directamente enterrados con distintas tensiones
Cuando en una zanja coincidan cables de distintas tensiones,
estos se situarn en capas horizontales a distinto nivel, de forma
que en cada capa se agrupen los cables de igual tensin, la
separacin entre capas de cables de diferentes tensin no ser
-
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menor de 0,25 m, situando siempre los de mayor tensin en la
zona ms profunda.
TABLA 2-07
SECCIONES EN mm2 DE CONDUCTORES ENTERRADOS
DIRECTAMENTE EN ZANJAS.
Instalacin Enterrada (Temperatura del terreno 25C)
Resistividad trmica del terreno: 2,5 Km/WTemperatura Maxima del Conductor: 90CCABLES INSTALADOS CON POLIETILENO RETICULADO
(XLPE)
SeccinN Conductores de
cobreN Conductores de
Aluminio
mm2 Dos Tres Dos Tres1,5 24,5 21 - -2,5 32,5 27,5 24,5 214 42 35 32,5 27,56 53 44 40 3410 70 58 53 4516 91 75 70 5825 116 96 89 7435 140 117 107 9050 166 138 126 10770 204 170 156 13295 241 202 185 157
120 275 230 211 178150 311 260 239 201185 348 291 267 226240 402 336 309 261
300 455 30 349 295400 - - - -500 - - - -630 - - - -
-
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TABLA 2-08
RELACION DE LOS COEFICIENTES DEPENDIENDO DE LA
PROFUNDIDAD DE INSTALACIN ( 70 Cm. o de 100 Cm.)
Profundidadde Instalacin
(m)0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,20
Factor deCorreccin
1,03 1,02 1,01 1,00 0,90 0,98 0,97 0,95
La separacin entre cables multipolares o ternas de cables
unipolares dentro de la misma capa ser al menos de 0,20 m., es
aconsejable utilizar, como separadores entre los diferentes
circuitos de una misma capa, hileras de ladrillos que evitarn que
posibles averas de un circuito daen a otros contiguos.
Una vez tendidos los cables en su posicin definitiva, deben ser
protegidos con una capa de arena o tierra cribada con un
espesor de unos 0,20 m, en la tabla 2-09 se muestra los
coeficientes de correccin.
-
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TABLA 2-09
COEFICIENTES DE CORRECCIN
TEMPERATURA 10 15 20 25 30 35 40 45 50
CablesAislados con
PVC1,15 1,10 1,05 1,00 0,94 0,88 0,81 0,74 0,66
CablesAislados conXLPE, EPR
1,11 1,07 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,78
1.- PARA TEMPERATURA AMBIENTE DISTINTA DE 25 C.
Resistividad trmica del terrenoC cm./W
80 100 120 150 200 250
Unipolares 1,28 1,18 1,09 1,00 0,88 0,80Coeficiente deCorreccin Tripolares 1,23 1,15 1,08 1,00 0,90 0,82
2.- CABLES DIRECTAMENTE ENTERRADOS EN TERRENOS
Disposicin delos cables 2 3 4 5 6 8 10 12
Cables Aisladoscon PVC
0,85 0,75 0,68 0,64 0,60 0,56 0,53 0,50
Cables Aisladoscon XLPE, EPR
0,80 0,70 0,64 0,60 0,56 0,53 0,50 0,47
3.- DE ACUERDO A LA DISPOSICIN DE LOS CABLES
AGRUPADOS BAJO TIERRA
2.7.3. Cables en ductos subterrneos
Este tipo de instalacin es la ms comn, se usa en aquellos
casos en donde se requiera de una red flexible en la que la
-
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rapidez y facilidad para efectuar los cambios (por reparacin o
amplificacin) en el sistema, sea totalmente confiable y seguro.
La instalacin de cables en ductos subterrneos es la alternativa
a seleccionar cuando el sistema de cables tenga que atravesar
sitios en donde no es posible abrir zanjas para cambio de cables
o aumento de circuitos con determinada frecuencia, por las
grandes prdidas de materiales, mano de obra y tiempo.
La instalacin de cables de energa en ductos subterrneos
requiere dos condiciones para tener seguridad y confiabilidad en
su operacin:
Seleccin apropiada del cable para la aplicacin deseada.
Instalacin dentro de los lmites aceptables en el manejo
del cable y la prctica del jalado.
Ductos
Para instalaciones elctricas, los ductos ms usuales son de
asbesto-cemento y de PVC grado elctrico; el material de los
ductos debe ser resistente a esfuerzos mecnicos, a la
humedad y al ataque de agentes qumicos. El material y la
construccin de los ductos deben seleccionarse y disearse en
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tal forma que la falla de un cable en un ducto no se extienda a
los cables de ductos adyacentes.
En los cruces de calles, o en lugares de trfico pesado, ser
necesario colocar una losa de concreto armado sobre el banco
de ductos para distribuir la carga. Los ductos deben tener una
pendiente mnima del 1% para facilitar que el agua se drene
hacia los registros.
El extremo de los ductos dentro de los pozos, bvedas y otros
recintos debe tener los bordes redondeados y lisos para evitar
dao a los cables. Los ductos deben quedar fijos por el material
de relleno
Los ductos o banco de ductos estarn diseados y construidos
para soportar las cargas exteriores a que pueden quedar
sujetos, excepto que la carga de impacto puede ser reducida un
tercio por cada 30cm de profundidad, en tal forma que nonecesita considerarse carga de impacto cuando la profundidad
es de 90 cm o mayor.
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La unin de ductos ser por medio de acoples en tal forma que
no queden escalones entre uno y otro tramo; en un banco de
ductos, se recomienda que exista una separacin mnima de 7
cm de concreto entre uno y otro ducto.
Despus que el banco de ductos ha sido revisado y limpiado, es
conveniente dejar una gua de alambre de acero o nylon que
servir para facilitar despus la instalacin del cable, y adems
se recomienda sellar los ductos mientras llega el momento de
instalar el cable.
Los parmetros que deben considerarse para la seleccin
correcta del tamao del ducto son:
Relleno del ducto
Acuamiento
Claro
Relleno del ducto
El relleno del ducto esta relacionado principalmente con la
disipacin de calor, y debe tomarse en cuenta, porque
demasiado relleno puede causar sobrecalentamiento en los
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cables. El relleno del ducto se basa en un porcentaje de su
seccin transversal.
% de relleno = (signo de sumatoria) rea de los cables
rea del ducto
Acuamiento
El acuamiento de los cables se presenta cuando tres cables se
jalan en un ducto con curva o cuando el cable se tuerce. Para
uno o dos cables monofsicos, o para cables multiconductores
con cubierta comn, el acuamiento no es posible.
Se debe observar la relacin entre el dimetro interior del ducto
(D) y el dimetro exterior del cable (d) para evitar el
acuamiento; debido a que un ducto con curva produce una
seccin oval, es aconsejable usar 1.05 D para el dimetro
interior de un ducto.
Si 1.05 D/d es mayor que 3.0 el acuamiento es imposible y si
1.05 D/d esta entre 2.8 y 3.0, existe la posibilidad de serios
acuamientos y pueden daarse los cables. Si 1.05 D/d es
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menor de 2.5, el acuamiento es imposible, pero se debe
verificar el claro.
Claro
El claro mnimo es el que permite evitar la presin de la parte
superior del cable contra la parte superior del ducto. El claro
debe estar entre 6 y 25 mm para cables de dimetros y
longitudes grandes.
Instalacin del cable en ductos
Para la instalacin de cables de energa en ductos subterrneos
de manera segura y confiable se mencionan los procedimientos
y requisitos siguientes:
Procedimiento de instalacin
Colquense el equipo, dispositivos y materiales en los
lugares previamente establecidos, incluyendo los de
proteccin y sealizacin externa.
Deber distribuirse al personal a lo largo de la trayectoria del
cable por instalar, para que se vigile durante su instalacin,
con el fin de evitar posibles daos por cada de troqueles,
roce del cable, etc.
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Sern colocados en un lugar visible un dinammetro y un
cuentametros, para medir la tensin y longitud durante la
instalacin del cable.
Cuando existan cambios de direccin, se deber troquelar
usando poleas o rodillos con radios de curvatura lo mas
amplios posible para evitar que el cable se dae durante el
jalado.
Se jala el cable de acero del equipo de traccin, usando la
gua que previamente se instal, pasndolo a travs de los
ductos y pozos intermedios, hasta llegar a la posicin de los
carretes.
Se coloca y fija el tubo flexible (alimentador) en la boca del
ducto, en el pozo de visita que se encuentra cerca de los
carretes, y se introduce la punta del cable a travs de este
tubo.
Se inicia el jalado por indicaciones del supervisor,
coordinando las operaciones tanto en la zona de carretes,
como en el equipo de traccin y puntos intermedios (pozos
de visita). Se recomienda utilizar equipo de comunicacin
(radios transmisor-receptores, banderines, etc.)
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La velocidad de tendido no deber ser mayor de 15 metros
por minuto y la tensin durante el jalado del cable no
exceder a los valores calculados previamente.
Es conveniente verificar la mxima tensin de jalado para
evitar que sufra dao el cable.
Es recomendable dejar una cantidad de cable en los
registros adyacentes a las terminales, para tener una reserva
para posibles fallas que se presenten guante su operacin.
Una vez que se ha terminado la instalacin de un tramo de
cable, habr que revisar sus extremos para verificar el sello;
si es necesario cortar el cable, o si el sello se encuentra
daado, es conveniente colocar un tapn contrctil o sellar
con cinta para evitar que la humedad penetre al cable.
2.7.4 Cables en trincheras
La principal aplicacin de este tipo de instalacin es en las
subestaciones elctricas donde se tiene un gran nmero de
cables de corta longitud, que unen a los transformadores con los
centros de distribucin de carga.
Tambin es muy utilizado es la interconexin de equipos y en el
crecimiento de carga o incremento de cables por fallas.
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Los materiales de las tapas pueden ser concreto, fierro o fibra
de vidrio, dependiendo del tipo de trinchera que se use y de las
cargas mecnicas que se impongan sobre la misma.
FIGURA 2 08: TRINCHERAS TIPICAS
Los cables pueden quedar coloc dos a uno o ambos lados de la
n las trincheras ubicadas abajo del nivel fretico, se deber
a
trinchera, dejando espacio para efectuar trabajos con la
comodidad necesaria.
E
considerar la impermeabilizacin del fondo y de las paredes; el
piso deber tener una pendiente mnima del 1.0% hacia el
sistema de alcantarillado pluvial. En terrenos normalmente
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secos y con filtracin, el fondo de la trinchera puede ser de tierra
apisonada cubierta con una capa de grava de 15 cm.
Deber procurarse ventilar adecuadamente la trinchera para
asegurar buena disipacin del calor generado en los cables. Las
trincheras deben aislarse con material no combustible para
evitar la propagacin del fuego.
La decisin sobre el uso del tipo de soporte estar condicionada
al medio donde se har la instalacin, ya que en algunos
lugares se tiene contaminacin por aguas tratadas, vapores
corrosivos, humedad, etc., y la seleccin de los materiales debe
considerar el medio ambiente.
Instalacin de cables en trincheras
Generalmente las trincheras tienen pequeas longitudes, por lo
que se facilita considerablemente la instalacin de los cables.
Sin embargo, si el cuado de los cables por instalar es
demasiado pesado o muy largo, se recomienda seguir lossiguientes pasos:
Localizar un lugar adecuado para colocar el desenrollador y
el carrete.
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Colocar rodillos paralelos a la trayectoria de la trinchera o en
su interior, si el espacio lo permite.
Usar un equipo de traccin, el cual localizara en el extremo
opuesto al desenrollador.
Cuando existan cambios de direccin, es conveniente
colocar rodillos o poleas para facilitar la instalacin y evitar
que el cable se dae.
Los cables se colocan sobre mensuras, char