CABLES PARA MEDIA TENSIÓN - centelsa.com.co

1 1 Introducci nElementos que Conformanun Cable para MEDIA o Alta Tensi nProceso de Vulcanizaci n oCurado en Seco en CENTELSADise o de CABLES para MEDIA Tensi nPruebas en F brica deCables para MEDIA Tensi nInstalaci n de CABLES para MEDIA Tensi nPruebas de CABLES para MEDIA Tensi n en Instalaci nProductos EspecialesNormas de Fabricaci n yCertificaciones de ProductoCENTELSA Presente en Grandes Proyectos2-34-1112-1314-1516-1819-2526-2 829-313233 CONTENIDOCABLES PARA MEDIA TENSI N Bolet n T cnico - Abril 2008 El actual crecimiento de la demanda de energ a el ctrica y las distancias a las cuales se tiene que transmitir requieren el manejo de niveles de tensi n elevados para lograr una calidad de energ a ptima. Por esta raz n, los CABLES de potencia para MEDIA y Alta Tensi n han tenido una evoluci n tecnol gica, convirti ndolos en productos de instalaci n pr ctica a nivel residencial, industrial y comercial, adquiriendo as gran importancia en la distribuci n de energ a el este bolet n se contemplan diferentes aspectos de los CABLES para MEDIA Tensi n, tales como: los elementos que conforman el producto, el proceso de reticulaci n o vulcanizaci n, los tipos de CABLES y su clasificaci n, las pruebas que se realizan tanto en proceso como al producto terminado.

2 Par metros, accesorios y pruebas de instalaci n, dise os de CABLES especiales para MEDIA Tensi n. Normatividad y certificaciones de los CABLES para MEDIA Tensi n CENTELSA y los proyectos en los que nuestros CABLES est n Caucho de etileno Propileno EPR (Ethylene Propylene Rubber) aparece como aislamiento en CABLES para MEDIA Tensi n hacia 1960, con excelente aplicabilidad cuando se requiere mayor flexibilidad que la obtenida en CABLES aislados con XLPE. La mayor a de las caracter sticas el ctricas de ambos materiales son similares, aunque el EPR presenta un factor de p rdidas un poco mayor que el Reglamento T cnico de Instalaciones El ctricas (RETIE) clasifica los niveles de tensi n de la siguiente manera:Los CABLES para MEDIA Tensi n CENTELSA (5 kV a 46 kV ) son utilizados cuando se requiere llevar grandes cantidades de energ a el ctrica a niveles de MEDIA tensi n donde la utilizaci n de las l neas a reas no es factible ya sea por condiciones t cnicas, de seguridad o ambientales.

3 Este tipo de conductores se emplean en redes de distribuci n de energ a, puentes para cruces viales, centros urbanos, acometida para centros comerciales e industrias, entre otras. La instalaci n de los CABLES para MEDIA Tensi n, puede hacerse a trav s de canalizaciones, en bandejas portacables o directamente enterrados de acuerdo con los requerimientos de la secci n 326 de la NTC 2050. La tecnolog a de los CABLES de potencia se remonta al a o de 1880 en la ciudad de New York con la introducci n de las l mparas para iluminaci n (del tipo incandescente) tanto a nivel residencial como urbano, que hicieron necesario el uso de CABLES de potencia para la distribuci n de energ a. Con el fuerte incremento del sistema de iluminaci n, se hizo necesario reemplazar la mayor a de las l neas a reas por una alternativa de cable que brindara mayor seguridad a los usuarios y menor ocupaci n del espacio; como respuesta a estos requerimientos surgieron los CABLES de potencia subterr neos, convirti ndose en pr ctica com n y natural al principio del siglo primeras versiones del cable para MEDIA Tensi n surgieron con aislamiento en papel impregnado de aceite o caucho vulcanizado.

4 Durante la Primera Guerra Mundial, se le dio un gran uso a los CABLES de potencia tripolares y aislados en papel impregnado, con tensi n de operaci n hasta 25 kV. Debido a la no uniformidad del cable se generaba una distribuci n del campo el ctrico inapropiada, de modo que para contrarrestar este efecto se constru an los CABLES con aislamiento bastante Polietileno se utiliz por primera vez como material de aislamiento en CABLES de radio frecuencia, luego de su descubrimiento en 1933. Hacia 1950 se emple como material de aislamiento en CABLES para sistemas de distribuci n de energ a, perfilandose como uno de los materiales que se encargar a de sustituir los anteriores aislamientos, debido a sus reducidas p rdidas diel ctricas y su facilidad de procesamiento. Las d cadas siguientes se vieron marcadas por el incremento en el nivel de tensi n que se podr a manejar con los CABLES aislados en Polietileno, despu s de un proceso de reticulaci n (XLPE). En la actualidad el nivel de tensi n m s alto que se ha logrado manejar exitosamente con este tipo de aislamiento corresponde a una aplicaci n de generaci n de energ a en Jap n, en la que se manejan 500 kV en un cable aislado en XLPE.

5 INTRODUCCI NExtra Alta Tensi n:Alta Tensi n: MEDIA Tensi n:Baja Tensi n:Muy Baja Tensi n:3 DISTRIBUCI N A REA CONENTRADA SUBTERR NEADISTRIBUCI N SUBTERR NEAF igura 1. Aplicaciones de los CABLES para MEDIA Tensi nEn la figura 2a y 2b podemos apreciar algunas de las presentaciones de los CABLES monopolares (un solo conductor) para MEDIA Tensi n CENTELSA y en las figuras 3a y 3b los CABLES para MEDIA Tensi n triplex y tripolares CENTELSA; que consiste en la reuni n de tres CABLES 2a Cable Monopolar para MEDIA Tensi n Pantalla en CintaFigura 2b Cable Monopolar para MEDIA Tensi n Pantalla en HilosFigura 3a Cable Tr plex para MEDIA Tensi n Pantalla en CintaFigura 3b Cable Tripolar para MEDIA Tensi n Pantalla en Cinta2a2b3a3b4 ELEMENTOS QUE CONFORMANUN CABLE PARA MEDIA O ALTA TENSI N La funci n de todo conductor en un cable para MEDIA o Alta Tensi n o en un conjunto de CABLES , es la de transportar energ a el ctrica. Los materiales usualmente utilizados son el cobre y bajo condiciones especiales de instalaci n se emplea el aluminio.

6 La tabla1 muestra algunas de las caracter sticas m s importantes del cobre y del aluminio que se emplean en los CABLES para MEDIA Tensi n de RoturaElongaci n a RoturaNorma ASTM (NTC)Resistencia a la Corrosi ng/cm - mm /km(%IACS)MPa%2,70528,17261,2155 - 2001,4 - 2,3B230 (360)Buena8,8917,241100,022025 - 30B3 (359)ExcelenteCOBRE SUAVEALUMINIO 1350 Tabla1. Caracter sticas del Cobre y del AluminioEl cableado de un conductor consiste en el n mero de hilos que este debe poseer, seg n el calibre y los par metros mec nicos como la flexibilidad. La clase de cableado B es usada como est ndar en los CABLES para MEDIA Tensi n, pues presenta unas propiedades adecuadas para estas aplicaciones. La figura 4 muestra la secci n transversal de un conductor calibre 2 AWG conformado por 7 hilos (cableado clase B).CONDUCTORF igura 4. Conductor de Siete Hilos Cableado Clase BHilo de cobreIntersticioCONDUCTOR CALIBRE 2 AWGC ableado Clase B, 7 hilos. rea: 33,63 mm Di metro del conductor 7,42 mm5A los espacios libres que quedan entre hilos adyacentes de una misma capa, se le conoce como intersticios del conductor.

7 La forma de la reuni n de los hilos siempre es helicoidal; sin embargo, la posici n y forma de los hilos durante el proceso de reuni n (cableado) puede ser controlada con el fin de reducir la extensi n de los intersticios. Las normas de fabricaci n ASTM y NTC incluyen dos tipos de cableado denominados comprimido y compactado, en los cuales conservando el rea de conductor se puede reducir el di metro final hasta en un 97% y un 93% respectivamente, como se muestra en la figuras 5a y seleccionar el conductor se debe tener en cuenta tanto la capacidad de corriente de operaci n como de corto circuito, porque asociadas a ellas est la temperatura que alcanzar el conductor en un instante determinado, la cual debe ser soportada por los materiales pl sticos que rodean al un cable para MEDIA Tensi n el aislamiento juega un papel importante en lo que compete al desempe o del mismo, su funcionalidad y vida til est sujeta en gran parte a las caracter sticas del aislamiento.

8 Con el desarrollo de materiales de aislamiento de mayor resistencia a la temperatura (materiales termoestables1 ), se pudo incrementar la capacidad de transporte de energ a que se alcanzaba con materiales termopl sticos. El proceso de aplicaci n del material de aislamiento sobre un conductor se conoce como proceso de extrusi n. En los CABLES para MEDIA Tensi n CENTELSA, tanto el aislamiento como el blindaje del conductor y blindaje del aislamiento son aplicados de forma simult nea formando tres capas conc ntricas, en su orden: blindaje del conductor, aislamiento y blindaje del aislamiento. Este proceso es conocido como Triple Extrusi n Simult nea y garantiza tanto la pureza de los materiales como el contacto entre capas. 1 Material termopl stico es aquel que se dilata o se contrae con el aumento y disminuci n de la temperatura, respectivamente, mientras que un material termoestable no presenta esta caracter stica o la presenta de forma muy reducidaEsta capa de material se encuentra en contacto directo con el conductor, est conformado por un material termoestable (generalmente Polietileno con caracter stica semiconductora) que se encarga de recubrir al conductor cableado, penetrando en los intersticios entre los hilos de la capa exterior del conductor para darle una forma circular al mismo.

9 Esta capa de material tambi n es conocida como Primera Capa DE LA TRIPLE EXTRUSI NBLINDAJE DEL CONDUCTORC ableado Clase B, 7 hilos Comprimido rea: 33,63 mm Di metro 7,20 mmCableado Clase B, 7 hilos Compacto rea: 33,63 mm Di metro 6,81 mmCONDUCTOR CALIBRE 2 AWGF igura 5a Conductor ComprimidoFigura 5b Conductor Compactado6 Este primer material semiconductor se encarga de que el campo el ctrico sea radial a partir de su superficie, evitando concentraciones puntuales de campo, obteni ndose as una superficie equipotencial (equilibrio de cargas el ctricas) alrededor de esta primera capa. Si se aplicara el aislamiento directamente sobre el conductor sin el material semiconductor, ste sufrir a los efectos del elevado campo el ctrico en los intersticios del conductor, lo cual no es un efecto deseable en el aislamiento, pues disminuir a la capacidad del mismo. La figura 6 muestra la distribuci n del campo el ctrico para un cable recubierto con el blindaje las l neas para MEDIA Tensi n a reas, el elemento aislante empleado es com nmente el aire, sin embargo, para estos casos se requiere de una separaci n entre fases (e incluso el neutro) de acuerdo con las caracter sticas del sistema.

10 En los CABLES para MEDIA Tensi n los niveles de voltaje y los espacios reducidos que se manejan hacen necesaria la presencia de un medio aislante que sea capaz de brindar la rigidez necesaria contra las fugas de corriente, fallas entre fases (neutro) del sistema y que pueda confinar el campo el ctrico producido por el conductor al interior de l principio, las propiedades de los aislamientos usados en los CABLES para MEDIA Tensi n cumplen con todos los requisitos para su correcto desempe o. Sin embargo, existen caracter sticas tanto el ctricas como mec nicas que destacan uno u otro tipo de Polietileno de cadena cruzada o XLPE (Cross-Linked Polyethylene) es el tipo de material de aislamiento mas usado en los CABLES para MEDIA Tensi n. El Caucho de etileno Propileno o EPR (Ethylene Propylene Rubber) es usado en menor proporci n; ambos son materiales a los cuales se les aplica el proceso de reticulaci n (vulcanizaci n), por medio del cual se logra que los materiales adquieran caracter sticas termoestables.