“líneas en baja y media tensión”

“Líneas en Baja y Media Tensión”

1. Introducción al sistema eléctrico

1.1 Generalidades

Un sistema eléctrico está formado por un grupo generador,

líneas de transmisión para el transporte de la energía eléctrica

generada y una red de distribución hasta llegar al usuario. El

sistema eléctrico paraguayo se caracteriza por tener un sistema

de generación casi el 100% hidroeléctrico, por lo tanto

renovable, siendo la Central Acaray de propiedad de la ANDE y

las Centrales Binacionales Itaipú y Yacyretá en condominio con

el Brasil y Argentina respectivamente, con quienes el Paraguay

comparte el 50% de la energía generada.

La energía eléctrica es una de las formas de energía que más

fácil y lejos se puede transportar y que más usos y aplicaciones

ofrece a la vida cotidiana.


El objeto del presente documento es servir de manual de apoyo

al profesional, técnico y estudiante del área eléctrica que desean

contar con informaciones, criterios y experiencias para el

desarrollo de Proyectos, Cálculos y Montajes de Líneas de

Transmisión en Media y Baja Tensión.

1.2 Reglamentaciones

Toda actividad relacionada con la elaboración e implementación

de proyectos de instalaciones de infraestructuras eléctricas

nuevas, modificaciones y/o ampliaciones de instalaciones

existentes, requiere la utilización de Normas y Reglamentos

Técnicos Nacionales y/o Internacionales a las cuales deberán

ajustarse, cualquiera sea el nivel de tensión normalizado de

dichas instalaciones.


Para las obras eléctricas, la Administración Nacional de

Electricidad (ANDE) aplica los siguientes Reglamentos:

a) Reglamento para Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión:

Aprobado por Resolución Nº 146/71 del Consejo de

Administración en el año 1971, cuyo alcance esta dirigido a las

instalaciones de baja tensión conectadas y a ser conectadas a

las redes de la ANDE.

b) Reglamento para Instalaciones Eléctricas de Media

Tensión: Aprobado por Resolución Nº 062/75 del Consejo de

Administración en el año 1975, cuyo alcance esta dirigido a las

instalaciones eléctricas de media tensión conectadas y a ser

conectadas a las redes de la ANDE, y a las de aquellas que

explotan los servicios de generación, transmisión y/o distribución

de energía eléctrica, autorizadas por ANDE.


Es importante resaltar aquí, que la ANDE no tiene una

Reglamentación propia de Líneas Aéreas Exteriores y

Subterráneas de Baja, Media y Alta Tensión. Por ello

utiliza las Normas de países vecinos (como Brasil y

Argentina) o Normas Internacionales como la DIN y VDE.

c) Norma Paraguaya NP 2 028 96 “Instalaciones

Eléctricas de Baja Tensión” - Segunda edición - 2013.


2. Elementos constitutivos de las líneas de

transporte de distribución en M.T. y B.T.

2.1 Conductores Utilizados en las Líneas Eléctricas

Los conductores más utilizados en B.T. y en M.T. son:

1) Conductores sin aislamiento o desnudos, formados por

los materiales siguientes:

a) Cobre duro, los cuales pueden ser de:

• Alambre de cobre electrolítico.

• Cable de cobre electrolítico, formado por alambres

cableados en capas concéntricas.

• Cables de cobre con alma de acero.


b) Aluminio, se utiliza en forma de cable:

• Cable de aleación de aluminio con silicio y magnesio

(Almelec).

• Cable de aluminio con alma de acero (CAA). Formado

por varios alambres de aluminio, cableados sobre

alambres de acero galvanizado (fig. 1).

• Cable de aluminio con alma de acero (CAA), de tipo

comprimido. Formado por hilos sectoriales de aluminio

comprimidos sobre un alambre de acero.

• Cable de aluminio con alma de acero (CAA), de tipo

comprimido. Formado por hilos sectoriales de aluminio

comprimidos sobre un alambre de acero.


c) Acero galvanizado, utilizado formando parte de cables y

en los conductores de tierra, que en líneas de M.T. y A.T.

van tendidos sobre la línea para protección contra

descargas atmosféricas (Cable de Guardia).

Actualmente los conductores sin aislamiento (conductores

desnudos), se usan casi exclusivamente en líneas de A.T.


Figura 1.


2) Conductores con aislamiento. Los cables eléctricos

aislados están formados básicamente por conductor

rodeado de aislante, pero tienen otros elementos (fig. 2)

para dar al cable resistencia mecánica, resistencia a los

agentes atmosféricos, etc.

Conductores. Los conductores más utilizados en los

cables aislados son:

• Cobre. Se utilizan cobre recocido de resistividad a 20º C,

ρ 0,018 Ω mm²/m y carga de rotura 20 kp/mm².

• Aluminio. A igualdad de resistencia eléctrica el peso de

aluminio es la mitad que el cobre. Su resistividad eléctrica a

20º C, ρ 0,028 Ω mm²/m y la carga de rotura 15 kp/mm².

~

~

~


• Almelec. Aleación de aluminio con pequeñas

proporciones de silicio y magnesio. Su resistividad a 20º

C, ρ 0,032 Ω mm²/m y carga de rotura es el doble que

el aluminio.

• Otros materiales, como el plomo (pantallas protectoras)

y el acero (armaduras), pueden funcionar

ocasionalmente como conductores.

~

~

Aislantes. Los materiales aislantes más empleados en

M.T. y en B.T. son a base de material plástico:

• Termoplásticos. Se reblandecen con el calor, como el

policloruro de vinilo PVC (utilizados en B.T.) y el

polietileno PE (utilizado en M.T.).


• Termoestables. No funden al aumentar la temperatura.

Se emplea el etileno-propileno EPR, polietileno reticulado

XLPE, utilizados en M.T. y B.T.; goma natural y goma

butílica (que esta siendo sustituida por EPR).

• Otros aislantes utilizados son a base de siliconas y

plásticos, con baja emisión de gases tóxicos y humos,

resistentes a altas temperaturas, a la llama o a

determinados ambientes.

El cable aislado con papel impregnado en aceite y con

cubierta de plomo se está usando cada vez menos

actualmente.


Pantalla Metálica: Se utilizan para mejorar la distribución del

campo eléctrico del cable. Sirve para confinar el campo

eléctrico dentro del conductor. Se conectan a tierra. Se

utilizan como pantallas hilos o mallas de cobre, hojas de

aluminio, fundas de plomo, etc. Se coloca debajo de la

cubierta.

Pantalla semiconductora: Se colocan sobre el aislante para

aumentar la resistencia mecánica del cable. Se utilizan flejes

de acero o hilos de acero arrollados sobre el cable.

Cubiertas de PVC: Protegen al aislante de efectos

atmosféricos y daños mecánicos. Se utilizan diversos tipos

de plásticos.


Figura 2.


Los tipos de cables aislados más utilizados son:

a) En líneas aéreas. Se utilizan en B.T. y en M.T.

conductores de aluminio formados por cables unipolares

aislados con polietileno reticulado o etileno propileno,

trenzados en haz sobre un fiador de Almelec o de acero

tipo Multiplexado (fig. 3).

b) En líneas subterráneas. Se utilizan en B.T. y en M.T.

cables de aluminio o de cobre con aislamiento seco

(plástico) o con papel impregnado.

c) En instalaciones interiores. Se utilizan conductores de

cobre con aislamiento de plástico.


Figura 3.

Cables Cuadruplex

Los cables cuadruplex están constituido de tres

conductores de aluminio aislado, torcidos sobre un

conductor neutro de retención.

A) Conductor de fase: Cable de aluminio.

B) Aislación polietileno termoplástico (PE) o

polietileno reticulado (XLPE).

C) Conductor neutro de retención: Cable de aluminio

tipo (CA), cable de aluminio con alma de acero (CAA)

o cable de aluminio tipo liga 6201 (CAL).


2.2 Designación de Conductores Aislados en Media y

Baja Tensión

Las siguientes tablas son tomadas en la norma española

para cables subterráneos y aéreos:

Cables con tensión nominal hasta 750 V más utilizados


2.3 Aisladores

Aíslan al conductor que forma la línea del apoyo que lo

soporta. Se fabrican en porcelana esmaltada, vidrio

templado y esteatita con resina epoxi u otro material

sintético que ofrezca las mismas características

mecánicas y eléctricas que los citados en primer término.


Los aisladores se clasifican en varios tipos:

1) Aisladores fijos, que pueden ser simples (de una pieza)

o compuestos (de varias piezas).

2) Aisladores en cadena o suspendidos, que pueden ser

de caperuza y rótula o aisladores macizos.

3) Aisladores con montura metálica, que llevan piezas

metálicas para sujetar al conductor.

4) Aisladores pasantes o pasamuros, con un agujero

longitudinal para pasar el conductor.

5) Aisladores de barra o bastón, que son de gran longitud

y sin partes metálicas entre soportes y conductor.


2.4 Aisladores de Amarre o de tracción

en Líneas de Media Tensión

En las líneas aéreas de media tensión de

23 kV se utilizan aisladores en forma de

campana con caperuza y rótula o horquilla

con ojal, como se indica en la figura 4.

Los elementos aisladores son de vidrio templado y

soportan cada uno unos 10 kV. Se consideran distintos

niveles de aislamiento según el tipo de aislador utilizado

y el número de ellos que forman la cadena. Los

elementos aisladores más utilizados para líneas de 23

kV y sus características se indican en la figura 5.

Figura 4.


Figura 5.

Aislador Polimérico de 23 kV


En las líneas de distribución de media tensión, ANDE

solo utiliza Cadena de Tensión o de Amarre, que están

formadas por una horquilla de bola que une la cadena

a la cruceta, tres aisladores de vidrio y una rótula

guardacabos con amarre preformado. Se utiliza en

puntos de anclaje o fin de línea.

Actualmente se utiliza también aisladores sintéticos

de composite (Aislador Polimérico fig.5).


2.5 Apoyos

Son los elementos de la línea aérea que soportan los

conductores y demás elementos de la línea separándolos del

terreno.

1) Según el tipo de material, pueden ser:

a) Madera, con tratamiento contra la putrefacción en BT.

b) Hormigón armado, fabricado con distintas técnicas: vibrado,

pretensado y centrifugado en BT y MT.

c) Metálicos de acero, de forma tubular o troncocónico, de

perfiles laminados y de chapa metálica en MT.

2) Según la función de los apoyos en la línea, estos se

clasifican en:

a) Apoyos de alineación, que sostienen los conductores y

cables de tierra.


b) Apoyos de ángulo, que sostienen la línea en los vértices

de los ángulos del trazado.

c) Apoyos de anclaje, que proporcionan puntos firmes a la

línea.

d) Apoyos de fin de línea, que soportan las tensiones de

toda la línea.

e) Apoyos especiales, utilizados para cruce de ríos,

carreteras, bifurcaciones de línea, etc.


2.6 Postes de Hormigón en Media y

Baja Tensión

En las líneas de distribución en M.T. y B.T.

se suelen utilizar postes de hormigón

vibrado y reforzados. (fig. 6).- Designación

Se nombran por las letras HV (hormigón

vibrado) seguidas del esfuerzo nominal en

kg, la letra R (si es reforzado) o N (en poste

normal), la altura en metros y la palabra

ANDE.

Así el poste HV-12/200-R-ANDE, es el

poste de hormigón vibrado de esfuerzo

nominal 200 kg, reforzado y de altura 12 m.


- Esfuerzo nominal

El esfuerzo nominal se identifica por el color de que está

pintada la punta del poste.

El poste normal soporta el esfuerzo nominal según la

dirección principal a 0,25 m por debajo de la punta.

El poste reforzado soporta el esfuerzo nominal F según la

dirección principal a 0,25 m por debajo de la punta o un

esfuerzo útil 0,9F a una distancia de 0,75 m por encima de la

punta, que representa la posición resultante de la presión de

los esfuerzos aplicados.

Estos esfuerzos se consideran con un coeficiente de

seguridad de 2,5 o 3 aplicados simultáneamente con el

esfuerzo resultante de la presión del viento de 130 kg/m² en

su mismo sentido sobre la superficie libre del poste.


- Esfuerzo secundario

Es el esfuerzo máximo Fs que puede soportar un poste en

dirección secundaria aplicado a 0,25 m por debajo de la

punta con un coeficiente de seguridad igual para el

esfuerzo nominal.

- Cimentación

Se utiliza para la cimentación hormigón con dosificación de

200 kg/m² y resistencia mecánica mínima de 120 kg/m².

(Se utilizan 1350 kg de piedra triturada, 675 kg de arena

seca, 180 litros de agua y 200 kg de cemento Pórtland).


Los macizos de cimentación,

quedan a unos 10 cm por encima del

terreno y con una pequeña pendiente

como vierte-aguas. (fig. 7). La

profundidad a enterrar el poste se

calcula a traves de la fórmula

h = H/10 + 0,6. Dónde H es la

longitud total de la columna. Para

suelos normales. Si la columna es de

12 m. La profundidad será

h = 12/10 + 0,60 = 1,2 + 0,6 = 1,80 m


- Excavación de pozos para alojamientos de poste

Los pozos donde se erguirán los postes, deben ser

excavados en los puntos determinados durante el proceso

de marcación del trazado, estando la profundidad y

tamaño de los mismos en función a las dimensiones de

los postes a ser instalados.

Para determinar la sección del pozo, se tendrá la siguiente

relación:

a = D + 30 cm

b = d + 30 cm

Donde D y d son las dimensiones de la sección del poste

en el extremo a empotrar y a y b son las dimensiones de

la sección del pozo.


Deben tenerse en cuenta que todos los postes erguidos

deben estar alineados y en los casos de las veredas con

cordones, el centro del pozo quedará como mínimo, a 50

cm, de los mismos.

Se debe tomar nota de los tipos de veredas que son

dañadas en esta operación, a los efectos de su posterior

reposición.

Cimentación normal: El pozo con la columna será

rellenado con la tierra sacada de la zanja en su

totalidad y compactada en la parte superior se

colocará hormigón para evitar la erosión de la tierra.


Cimentación reforzada tipo I: La zanja con la columna se dividirá

en 3 partes, en el primer tercio se colocará el hormigón en

proporción 1:3:7 (CAP, Cemento Arena Piedra más Agua), luego se

colocará tierra y la misma será apisonada y el último tercio será

rellenado nuevamente con hormigón 1:3:7 (CAP).

Cimentación reforzada tipo II (RCRII): Se rellenará con una

mezcla de cemento tipo 1, piedra triturada de 4ta. y arena lavada

de río en una proporción 1:3:7 (CAP). Los pozos serán rellenados

con la mezcla de hormigón en su totalidad, la capa superior se

rellenará y compactará con material sobrante de la excavación. El

material sobrante de la excavación, se cargará y apisonará

alrededor del poste, en todos aquellos lugares, en que no se tiene

vereda con baldosas y otro material sustituto, ladrillo, piedra losa,

hormigón y otros.


-Ducto para el conductor de tierra

Se colocará dentro de la columna de HºAº, un ducto de

polipropileno o poliefileno, de 1/2” o 5/8” de diámetro. Para

una columna de 12:300, el ducto está de la curva a 370 cm. Y

de la base a 130 cm.

- Bornes de puesta a tierra de los apoyos

El poste lleva en la cara más estrecha dos bornes de puesta a

tierra, con tornillos galvanizados. Uno a 2 m por debajo de la

punta y otro a una distancia de la base, tal que no sobresalga

sobre la superficie del suelo.


- Identificación

Situado aproximadamente a 4 m de la base del poste está

colocada una placa de identificación (con el nombre del

fabricante, fecha de fabricación, número de serie y

designación), y en las líneas de M.T. una placa de riesgo

eléctrico.

Los postes o torres para soportes de líneas aéreas serán

calculados para resistir a la resultante de todos los

esfuerzos de montaje y ruptura de líneas. Ver Anexo 9 del

RMT.


2.7 CrucetasSujetan los soportes de los aisladores a los apoyos.

Podrán ser de concreto, de acero o de madera adecuada y

tratada contra acción de la intemperie. Los accesorios de

fijación serán de acero galvanizado.

Las crucetas y accesorios de fijación serán dimensionadas

para resistir a la resultante de los esfuerzos mecánicos

provenientes de la aplicación de los conductores, más el

desequilibrio resultante de la ruptura de línea, en el caso

más desfavorable.

Se también crucetas de fibra de vidrio, que están

reemplazando a las crucetas de madera


2.8 Herrajes

Son los soportes de los aisladores, construidos de acero

galvanizado, que sujetan el aislador a la cruceta. En los cables

trenzados los herrajes son ganchos de acero galvanizado para

amarre o suspensión del haz al apoyo.

La sujeción del herraje se realiza según el tipo de aislador:

Aislador fijo: se une al herraje mediante yeso o cemento, en líneas

de media tensión (fig. 8) y en baja tensión (fig. 9).Estos aisladores

rígidos se utilizan en apoyos de madera.

Aislador MT

Figura 8.

Figura 9.


Los aisladores tipo anclaje, así como los herrajes y morsetería

correspondiente, deberán estar dimensionados para resistir la

tensión mecánica de los conductores en las condiciones más

desfavorables. Cualquiera sea la tensión de servicio de la línea,

cada cadena de anclaje deberá estar constituida de por lo menos

dos elementos aisladores del nivel de tensión adecuado, con

características constructivas tales que sujeten los conductores aún

cuando la parte aislante esté rota.

Los aisladores a ser usados en líneas aéreas de media tensión,

tanto los de perno como los de anclaje, deberán corresponder a

las especificaciones Técnicas dadas en el Anexo Nº 16, hoja 2 del

RMT.


2.9 Ataduras o Fijación de Conductores sobre Aisladores

Los conductores serán fijados sobre los aisladores por medio

de ataduras adecuadas realizadas con alambre de atar

específicamente recomendado para cada tipo de conductor.

Preferiblemente estas ataduras deberán permitir su remoción

estando la línea con tensión.

En el caso de conductores de aluminio, éstos deberán llevar

una cinta protectora del mismo material entre la atadura y la

periferia de los mismos, conforme figura 10 (Anexo 17 del

R.M.T.), que también indican la manera de practicar las

ataduras más comunes.


En los anclajes o ángulos, se recomienda proteger el

conductor de aluminio con la cinta de armar en los lugares

donde el mismo va tomado por las prensas, pinzas y

cualquier elemento de morsetería.

Para la realización de ataduras, en general, se

recomienda el empleo de alambres de atar preformados,

dada la facilidad de su instalación y remoción y la

seguridad que ofrece.


Figura 10.


2.10 Empalmes y Derivaciones en las Líneas Aéreas de

Media Tensión

Se llama empalme a la unión de conductores que asegura

su continuidad eléctrica y mecánica. El Reglamento de

Media Tensión dice que: Las uniones o empalmes de los

conductores serán ejecutadas de modo a asegurar el

perfecto y permanente contacto eléctrico y continuidad de

las características mecánicas del conductor y nunca serán

hechas sobre aisladores. La soldadura preparada con

base de estaño y plomo no será considerada como parte

activa mecánica.


Los empalmes no deberán aumentar la resistencia eléctrica

del conductor y podrán soportar sin deslizamiento ni rotura el

90 % de la carga de rotura del cable empalmado. No se puede

utilizar empalmes por soldadura a tope, ni colocar más de un

empalme por vano y conductor excepto caso de reparación de

avería.

Se llama conexión a la unión de conductores que asegura su

continuidad eléctrica. La conexión no debe aumentar la

resistencia eléctrica del conductor. La unión de conductores

de distinta sección o naturaleza se realiza en el puente de

conexión de las cadenas horizontales de amarre y se harán

exclusivamente con conectores apropiados que impidan la

corrosión.


Los empalmes a plena tracción para los

conductores de aluminio acero utilizados en

línea aéreas de media tensión se hacen

mediante un manguito de unión por engastado

(fig. 11). Se utiliza un manguito de acero para

unir el cable de acero y después se coloca el

manguito exterior de aluminio.

En líneas de media tensión son muy utilizadas

los alambres preformados cuyas aplicaciones

principales son las de fijar conductores a

aisladores, unir conductores con cadenas de

aisladores a tracción, cabos de acero con

aisladores y herrajes.

Figura 11.


Los preformados más utilizados son:

1. Alambre preformado de retensión o fin de línea de

distribución: Para sujeción de los cables de aluminio o de

cobre (desnudo o aislado) en el aislador de disco. Puede

ser usado con guarda cabo de acero galvanizado.

2. Alambre preformado ojal de retensión: Utilizado para

anclaje del conductor de aluminio al aislador de disco a

través del ojal que posee, evitando el uso de guarda

cabo.


Las derivaciones en los cables de aluminio acero y

aluminio con aleación (almelec) se realizan mediante

conector a presión o mediante grapa que une por

compresión mecánica por medio de tornillos (fig.12).

Figura 12.

“líneas en baja y media tensión”

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