CONDUCTORES ELÉCTRICOS PARA BAJA TENSIÓN. CONDUCTORES RESISTENTES AL FUEGO Y CONDUCTORES LIBRES DE HALÓGENOS

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1 CONDUCTORES ELÉCTRICOS PARA BAJA TENSIÓN. CONDUCTORES RESISTENTES AL FUEGO Y CONDUCTORES LIBRES DE HALÓGENOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE POTENCIA PARA BAJA Y MEDIA TENSIÓN MIGUEL ROMAN C. mroman@indeco.com.pe

2 Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica NTP * (Base para todos los cables aislados) Transformador de 2,5 kv a 60 kv Línea de A.T. De 60 kv NTP (Cobre) NTP (Aluminio, Aleac. De Al y ACSR) Transformador de 60 kv a 12,5 kv Transf. De V a 220 V 2500 V Cables de M.T. * y NTP Transf. De V a 220 V Cables de distrib. Aérea * y NTP (Aislados) NTP (Protegidos) Cables de M.T. * y NTP Acometida * y NTP Cables de distrib. Subterránea * y NTP Cables de construcción * y NTP , NTP

3 Cómo evalúan las normas la calidad de los materiales y de los procesos? 1. Calidad del conductor (Cobre) Cobre blando con una pureza de 99,95%, 100 % de conductividad mínima (equivale a una resistividad máxima de 17,241 Ω-mm2/km a 20 C. Regla práctica 1/58x1000 ) Resistividad volumétrica = 1,72x10-6 Ω-cm. 2. Calidad del aislamiento Compuesto con una resistividad volumétrica mayor a 1x10 12 Ω-cm a 20 C y una vida útil de alrededor de 20 años.

4 Conceptos de Conductividad y Resistividad Resisitividad del cobre blando: ρ = 17,241 Ω mm 2 /km a 20 C S = 1 mm 2 L = 1 km Una varilla de cobre blando de una sección de 1 mm 2 y 1 km de longitud, tiene una resistencia eléctrica de 17,241 Ω a 20 C

5 Conceptos de Conductividad y Resistividad (Continuación) La Resistividad (ρ Cu ) del cobre blando se tomó como patrón para definir la conductividad (C). C(de un metal cualquiera) (%) = ρcu (del cobre blando ) ρ (del metal cualquiera ) X 100 C(del cobre blando) (%) = C(del aluminio puro) (%) = 17,241 17,241 17,241 28,264 X 100 = 100 X 100 = 61

6 Resistencia eléctrica ρ x L R= x n x k 1 x k 2 x k 3 S n = N de alambres k 1, k 2, k 3 = factores de diámetro, cableado, clase. S L Ejemplo: Alambre N 14 AWG S = 2,08 mm 2 L = 1 km n = 1 17,241 x 1 R= 2,08 x 1 x 1 x 1 = 8,29 Ω/km a 20 C

7 NTP :2005 (2 a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Conductores para cables aislados Está basada en IEC 60228:1978 Conductors of insulated cables Los materiales de los conductores son: - Cobre recocido puro con o sin recubrimiento metálico - Aluminio puro o aleación de aluminio La norma IEC definió para los cálculos de la resistencia eléctrica una resistividad volumétrica de 0, Ω-mm2/m para el cobre y de 0, Ω-mm2/m para el aluminio y la aleación de aluminio.

8 NTP :2003 Están clasificados en 4 clases Clase 1.- Alambres Clase 2.- Cables redondos, comprimidos, compactados y sectoriales. Clase 1: Un solo alambre, del 0,5 al 16 mm2 Clase 5 y 6.- Bunchados o flexibles Clase 2: Conformación de 7, 19, 37, 61, 91 alambres. Las secciones van del 0,5 al 1000 mm2 Clase 5: Gran número de alambres de diámetros pequeños, haces torcidos en una misma dirección y cableados para las secciones mayores. Clase 6: Similar a la Clase 5, pero mayor número de alambres, de diámetros aún mas pequeños, para mayor flexibilidad

9 CABLEADO TIPOS DE CABLEADO (CLASE 2): REDONDO COMPRIMIDO COMPACTADO D 1 D 2 =0,97xD 1 D 3 =0,92xD 1

10 NTP :2003 TABLA 1 - Clase 1. Conductores sólidos para cables unipolares y multipolares Sección mm² Máxima resistencia del conductor a 20 ºC en corriente continua. Conductores circulares de cobre Sin recubrimiento metálico Ω/km recocido Con recubrimiento metálico Ω/km Conductor de aluminio circular Ω/km 0,5 0,75 1 1,5 2, ,0 24,5 18,1 12,1 7,41 4,61 3,08 1,83 1,15 36,7 24,8 18,2 12,2 7,56 4,70 3,11 1,84 1, ,1 12,1 7,41 4,61 3,08 1,91

11 NTP :2003 Sección mm² 0,5 0,75 1 1,5 2, TABLA 2 - Clase 2. Conductores cableados para cables unipolares y multipolares Mínimo número de alambres en el conductor Circular (no Circular Sectorial compactado) compactado Cu Al Cu Al Cu Al ) 7 2) Máxima Resistencia del conductor en Ω/km a 20 ºC Conductores de cobre recocido Alambres Sin recubrim. Con recubrim. metálico metálico 36,0 24,5 18,1 12,1 7,41 4,61 3,08 1,83 1,15 0,727 0,524 0,387 0,268 0,193 0,153 0,124 0, , , , , , , , ,7 24,8 18,2 12,2 7,56 4,70 3,11 1,84 1,16 0,734 0,529 0,391 0,270 0,195 0,154 0,126 0,100 0, , , , , , ,017 7 Conductor de aluminio ,41 4,61 3,08 1,91 1,20 0,868 0,641 0,443 0,320 0,253 0,206 0,164 0,125 0,100 0, , , , ,029 1

12 NTP :2003 TABLA 3 - Clase 5. Conductores flexibles de cobre recocido para cables unipolares y Sección mm² 0,5 0,75 1 1,5 2, Máximo diámetro de los alambres en el conductor. mm 0,21 0,21 0,21 0,26 0,26 0,31 0,31 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,61 0,61 multipolares Máxima resistencia del conductor a 20 ºC en corriente continua. Alambres sin recubrimiento metálico Ω /km 39,0 26,0 19,5 13,3 7,98 4,95 3,30 1,91 1,21 0,780 0,554 0,386 0,272 0,206 0,161 0,129 0,106 0,0801 0,0641 0,0486 0,0384 0,0287 Alambres con recubrimiento metálico Ω /km 40,1 26,7 20,0 13,7 8,21 5,09 3,39 1,95 1,24 0,795 0,565 0,393 0,277 0,210 0,164 0,132 0,108 0,0817 0,0654 0,0495 0,0391 0,0292

13 NTP :2003 TABLA 4 - Clase 6 - Conductores flexibles de cobre recocido para cables unipolares multipolares Sección mm² Máximo diámetro de los alambres en el conductor mm Máxima resistencia del conductor a 20 ºC en corriente continua. Alambres sin recubrimiento metálico Ω/km Alambres con recubrimiento metálico Ω/km 0,5 0,75 1 1,5 2, ,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,41 0,41 0,41 39,0 26,0 19,5 13,3 7,98 4,95 3,30 1,91 1,21 0,780 0,554 0,386 0,272 0,206 0,161 0,129 0,106 0,0801 0, ,1 26,7 20,0 13,7 8,21 5,09 3,39 1,95 1,24 0,795 0,565 0,393 0,277 0,210 0,164 0,132 0,108 0,0817 0,0654

14 NTP :2003 Anexo B TABLA B.1 - Conductores sólidos para cables unipolares y multipolares Calibres AWG Sección mm² Máxima resistencia del conductor Ω/km a 20º C en corriente continua Unipolar Multipolar ,31 2,08 3,31 5,261 8,367 13,80 8,62 5,42 3,410 2,144 14,0 8,79 5,52 3,478 2,187 TABLA B.2 - Conductores cableados para cables unipolares y multipolares Calibres AWG Sección mm² Mínimo Nº de alambres en el conductor Circular no compactado Circular compactado Máxima resistencia del conductor Ω/km a 20º C en corriente continua. Unipolar Multipolar ,31 2,08 3,31 5,261 8, ,0 8,79 5,54 3,478 2,187 14,3 8,97 5,65 3,547 2,231

15 NTP :2003 Anexo B TABLA B.3 - Conductores flexibles para cables unipolares y multipolares Calibre AWG Sección mm² Mínimo Nº de alambres del Conductor Máxima resistencia del conductor Ω/km a 20º C en corriente contínua Unipolar Multipolar ,519 0,823 1,31 2,08 3,31 5,261 8, ,5 22,3 14,0 8,78 5,54 3,478 2,223 37,3 23,4 14,7 9,22 5,82 3,652 2,335

16 Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de 2,5 kv a 60 kv Transformador de 60 kv a 12,5 kv Transf. De V a 220 V 2500 V Cables de construcción * y NTP , NTP Transf. De V a 220 V

17 NTP :2007 (4 a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables aislados con compuesto termoplástico y termoestable para tensiones hasta e inclusive 450/750 V. Está basada en la IEC Partes 1, 3, 4 y 5 y en las normas UL 44, UL 83. (Es una fusión de la NTP , 3a Edición y de la NTP , 1a Edición) Los materiales de los conductores son: - Cobre recocido puro con o sin recubrimiento metálico De acuerdo con la NTP

18 NTP :2007 (4 a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables aislados con compuesto termoplástico y termoestable para tensiones hasta e inclusive 450/750 V. Los materiales aislantes termoplásticos son compuestos de PVC: - PVC/C (70 C) para cables de instalaciones fijas - PVC/D (70 C) para cables flexibles - PVC/G (90 C) para cables de instalaciones fijas. El material aislante termoestable es: - XLPE (90 C) para cables de instalaciones fijas.

19 Temperatura de operación y capacidad de corriente Temperatura de operación.- - Máxima temperatura del conductor en uso normal. - Es la máxima temperatura a la que puede someterse el aislamiento, en trabajo normal, para que no sufra un envejecimiento prematuro. Capacidad de corriente del conductor.- La cantidad de amperios máxima que debe transportar un conductor en trabajo normal, está dada por la temperatura de operación del conductor y por las condiciones de su instalación que define la forma en que el calor generado en el conductor va a ser disipado.

20 NTP :2007 Cables con aislamiento termoplástico para 70 C TIPO DE CABLE TENSIO N V CONDUCTORES N CLASE SECCION TIPO DE AISLANTE TIPO DE CUBIERTA USO TW / ,5 a 10 mm 2 16 a 8 AWG 1,5 a 400 mm 2 16 a 8 AWG TWF ,5 a 240 mm 2 PVC/C - Instalaciones fijas dentro de tuberías, bandejas, montantes, etc. No expuestas TTR /500 2 a 5 TWT /750 2 y ,5 a 10 mm 2 2 1,5 a 35 mm 2 1,5 a 4 mm 2 16 a 10 AWG PVC/C PVC/ST 4 TTRF /500 2 a 5 5 0,75 a 6 mm 2 PVC/D PVC/ST 5 Instalaciones fijas expuestas. No a la intemperie Para aparatos móviles TFM /750 2 a 3 5 0,5 a 6 mm 2 20 a 10 AWG PVC/C - Para aparatos fijos (1) (1) No para instalaciones internas, ni dentro de tubos, ni adosados a la pared. No para electrodomésticos móviles como lustradoras, ni que generen calor: tostadoras, planchas, etc. Sí para lámparas, refrigeradoras, lavadoras, etc., por facilidades de mantenimiento. (Secciones mayores a 2,5 mm2) Estos conductores deben pasar el ensayo de llama vertical de la norma IEC 332-1

21 TIPO DE TENSION CONDUCTORES CABLE V N CLASE SECCION 2,5 a 10 mm a 8 AWG THW ,5 a 500 mm a 8 AWG 2,5 a 10 mm a 8 AWG THWN ,5 a 500 mm2 450/ a 8 AWG 2,5 a 10 mm a 8 AWG XHHW-90 NTP :2007 Cables con aislamiento termoplástico y con aislamiento termoestable comprendidos en esta norma 1 2 2,5 a 500 mm2 14 a 8 AWG TIPO DE AISLANTE TIPO DE CUBIERTA PVC/90 - PVC/90 Nylon XLPE - USO Instalaciones fijas no expuestas, dentro de tuberías, montantes, bandejas, etc. en ambientes secos o húmedos. Bandejas expuestas a la luz solar cuando se solicite "Resistencia a la luz solar". Puede solicitarse también resistencia a la llama especiales. Estos conductores deben pasar el ensayo de llama vertical de la norma IEC 332-1, excepto el XHHW que debe pasar el ensayo de llama horizontal; el cliente puede solicitar resistencia a la llama vertical VW-1, estos dos ensayos según la norma UL También puede solicitar resistencia a la llama en bandeja vertical de acuerdo a IEC Categorías A, B o C.

22 NTP :2007 Algunos tipos requieren de un relleno, que puede ser un material apropiado que ocupe los intersticios y le dé redondez al cableado. Los materiales de la cubierta exterior son compuestos de PVC del tipo específico para cada tipo de cable: - PVC/ST4 para cables de instalaciones fijas - PVC/ST5 para cables flexibles

23 TABLA 1 - Requisitos para los ensayos no eléctricos de los aislamientos Nº de Referen cia 1 Esfuerzo de tracción y elongación a la rotura. 1.1 Propiedades al momento de la entrega Valores a ser obtenidos para el esfuerzo de tracción: promedio, mínimo. Valores a ser obtenidos para la elongación a la rotura: - promedio, mínimo. 1.2 Propiedades después de envejecer en estufa de aire Ensayo Unidad Tipo de Compuesto Método de Ensayo descrito en PVC/C PVC/D PVC/E IEC Subclaúsula N/mm² 12,5 10,0 15,0 % Condiciones de envejecido: 80± 2 80 ± ± -temperatura ºC 7 x 24 7 x x 24 - duración del tratamiento h Valores a ser obtenidos para el esfuerzo de tracción: - promedio, mínimo N/mm² 12,5 10,0 15,0 - variación (1),,máximo % ±20 ± 20 ± 25 Valores a ser obtenidos para la elongación a la rotura: - promedio, mínimo % variación (1), máximo. % ±20 ±20 ± y y 9.1

24 Ensayos mecánicos de tracción y elongación de aislantes y cubiertas antes y después de envejecidos

25 Nº de Refer encia Ensayo Unidad Tipo de Compuesto PVC/C PVC/D PVC/E Método de Ensayo descrito en IEC Subclausula 2 Ensayo de pérdida de masa Condiciones de envejecido: -temperatura ºC 80 ± 2 80 ± ± 2 - duración del tratamiento h 7 x 24 7 x x Valores a ser obtenidos para la perdida de masa, máximo. mg/cm² 2,0 2,0 2,0 3.1 Condiciones de envejecido ºC 80 ± 2 80 ± ± Ensayo de Compatibilidad (2) h 7 x 24 7 x x Propiedades Mecánicas después de envejecido. Como en las referencias Nos y Valores obtenidos 4 Ensayo de Choque Térmico Condiciones de Ensayo: -temperatura ºC 150 ± ± ± 2 - duración del tratamiento h Resultados a ser obtenidos Ausencia de rajaduras. 1)Variación: diferencia entre el promedio después del envejecido y el promedio sin envejecer, expresado como un porcentaje del último. 2)Si es aplicable, véase

26 Nº de Referencia 5 Ensayo a presión a alta temperatura 5.1 Condiciones de ensayo: - fuerza ejercida por la cuchilla Véase de IEC duración del ensayo bajo carga Véase de IEC temperatura ºC 80 ± 2 70 ± 2 90± Resultados a ser obtenidos: Promedio de la profundidad de penetración, máximo. 6 Ensayo de doblado a baja temperatura 6.1 Ensayo Condiciones de ensayo: % temperatura (1) ºC -15 ± 2-15 ± 2-15 ± 2 - período de aplicación de baja temperatura Unidad PVC/C Tipo de Compuesto PVC/D Véase y de IEC Resultados a ser obtenidos Ausencia de Rajaduras PVC/E Método de Ensayo descrito en IEC Subclausula

27 Nº de Referencia Ensayo Unida d Tipo de Compuesto Método de Ensayo descrito en PVC/C PVC/D PVC/E IEC Subclausula 7 Ensayo de elongación a baja temperatura Condiciones de ensayo - temperatura (1) ºC -15 ± 2-15 ± período de aplicación de baja temperatura Resultados a ser obtenidos Véase y de IEC elongación sin rotura, mínimo. % Ensayo de impacto a baja temperatura (2) Condiciones de ensayo - temperatura (1) ºC -15 ± 2-15 ± período de aplicación de baja temperatura Véase de IEC masa del martillo Véase de IEC Resultados a ser obtenidos Véase de IEC Ensayo de estabilidad térmica Condiciones de ensayo - temperatura ºC ± 0,5 9.2 Resultados obtenidos - promedio del tiempo de estabilidad térmica. min )Debido a condiciones climáticas, puede requerirse temperaturas de ensayo mas bajas. 2)Si está especificado en las especificaciones particulares.

28 NTP :2006 Requisitos eléctricos Ensayo de Resistencia eléctrica (R) Ensayo de Tensión eléctrica (R): 2500 V TW-70, TWF-70, TWT V THHW-90, THHWF-90, TTR V TTRF-70 hasta 0,6 mm de espesor de aislamiento 2000 V TTRF-70 mayor a 0,6 mm de espesor de aislamiento Tiempo de aplicación: 5 minutos, contra el agua Ensayo de resistencia de aislamiento (T): Se efectúa después de sumergir en agua durante 2 horas a temperatura de operación. Los requerimientos están en las tablas de la norma para cada conductor y sección. Resistencia de aislamiento a temp. Ambiente (R): No está en norma. Aprox. 1000x RATO

29 Resistencia de aislamiento Los materiales aislantes no son perfectos, dejan fugar la corriente, una de las formas de medir estas fugas es la resistencia de aislamiento D d D ρ R = kxlog d k = 2π Constante de aislamiento ρ Resistividad volumétrica > Ω-cm

30 Resistencia de aislamiento I fuga XRL ir r i a b C XRL ic i = Corriente de Resistencia de aislamiento a temperatura ambiente (MΩ-km a 20 C) Medición normalmente a 500 V c.c. (Vab), durante 1 min, en la misma forma que la tensión eléctrica

31 Resistencia de aislamiento a temperatura de operación

32 MATERIALES AISLANTES Y DE CUBIERTA TERMOPLASTICO TERMOESTABLE FUNDIDO MOLDEADO ENFRIADO RETICULADO Y ENFRIADO FUNDIDO

33 RESUMEN DE LAS NORMAS NTP :2003 Y NTP : Para Selección de conductores por capacidad de corriente Sección (mm2) TW-70 THW (75) THWN-2 (90) XHHW-2 (90) *No mas de tres conductores en un ducto con temperatura ambiente de 30 C

34 RESISTENCIA A LA LLAMA HORIZONTAL Tiempo de aplicación de 30 s, después del cual: - La llama que pueda quedar encendida no debe alcanzar los extremos - Durante o después de la aplicación, las gotas de material no deben encender el algodón. Cámara de quemado 230 mm (9 plg.) Algodón quirúrgico

35 RESISTENCIA A LA LLAMA VERTICAL IEC Tiempo de aplicación de 60 s, después del cual: -La parte carbonizada no debe llegar a 50 mm del soporte superior - Si la llama se extiende hacia abajo, la parte carbonizada no debe llegar a 540 mm del soporte superior 550±5 Distancia entre soportes 75±5 Punto de aplicación de la llama *Todas las dimensiones en mm

36 RESISTENCIA A LA LLAMA VERTICAL VW-1 UL 1581 (A solicitud del cliente.) Banderita de papel Se efectúan 5 aplicaciones de 15 s, con intervalos de 15 s entre aplicación. - Durante este proceso no debe encenderse el algodón quirúrgico. - Después de la última aplicación, la llama remanente no debe permanecer encendida más de 60 s y no debe haberse quemado más del 25 % de la banderita señalizadora Algodón quirúrgico kraft

37 PRUEBA DE LLAMA PARA CABLES EN BANDEJA VERTICAL (A solicitud del cliente) 4000 ± ± ±100

38 PRUEBA DE LLAMA PARA CABLES EN BANDEJA VERTICAL IEC Cat A, B y C PREPARACION DE CONJUNTOS DE ENSAYO.- El volumen de material no metálico debe ser de: CATEGORIA A: 7 l/m CATEGORIA B: 3,5 l/m CATEGORIA C: 1,5 l/m Lo cual se halla con la expresión: V i = M i /(ρ i x l) Donde: V i : Volumen del componente i cable en l/m M i : Masa del componente i en kg ρ i : Gravedad específica del componente i en kg/dm3 l : Longitud de la sección de cable en m

39 PRUEBA DE LLAMA PARA CABLES EN BANDEJA VERTICAL (A solicitud del cliente) Tiempo de aplicación de la llama: -Para las Categorías A y B, 40 min -Para la categoría C, 20 min Después de las cuales: -La parte carbonizada no debe haber alcanzado 2,5 m

40 CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS En un incendio, dependiendo del tipo de materiales usados en el aislamiento, rellenos y cubiertas puede haber: - Propagación de la llama - Emisión de gases halógenos (Gases ácidos de Fluor, Bromo o Cloro, caso del PVC) - Alta emisión de humos En un incendio dentro de un lugar cerrado la mayoría de las personas que fallecen se debe a la asfixia por humos tóxicos y ácidos, lo cual se ve agravado cuando la alta densidad de humos les provoca pánico porque no les es posible ver las salidas de emergencia.

41 CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Para instalaciones de alta afluencia de público, locales cerrados, Ejem. Discotecas, cines restaurantes, hospitales, centros comerciales, etc. Debe ser obligatorio el uso de cables con aislamientos, rellenos y cubiertas LHRFBH (Libres de halógenos, retardantes del fuego, baja o nula emisión de humos). Los compuestos existentes hoy en día ofrecen:

42 CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Resistentes a la propagación de la llama: IEC Categoría A

43 CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Baja o cero emisión halógenos: IEC Hidróxido de sodio Muestra de PVC Aire Horno de quemado

44 Cabina de quemado 3x3x3 m CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Baja o cero emisión de humos. IEC , IEC Emisor de luz Lámpara de quarzo

45 CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Registrador de la cantidad de luz recibida durante el ensayo Célula fotoeléctrica

46 CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Hornillo con mezcla de alcohol: Pantalla de aire Etanol (90 %), Metanol (4 %) y Agua (6 %)

47 CABLE CON COMPUESTO DE PVC Minuto 0 Minuto 3 Minuto 6

48 CABLE CON COMPUESTO NO HALOGENADO DE BAJA EMISIÓN DE HUMOS Minuto 0 Minuto 3 Minuto 10

49 CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE POTENCIA PARA BAJA Y MEDIA TENSIÓN

50 Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de 2,5 kv a 60 kv Transformador de 60 kv a 12,5 kv Transf. De V a 220 V 2500 V Cables de distrib. Aérea * y NTP (Aislados) NTP (Protegidos) Transf. De V a 220 V

51 NTP :2005 (2 a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Conductores protegidos para redes de distribución aérea en baja tensión Basada en la norma en la ANSI C8 35 (U.S.A.) y reemplazó a la edición de 1984 Los materiales de los conductores son: - Cobre temple duro o semiduro. - Aluminio duro, aleación de aluminio o aluminio reforzado con acero (ACSR) El material de la protección es PE (Temp. de operación 75 C). Se usa sobre aisladores.

52 NTP :2003 CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables para distribución aérea autosoportados aislados con XLPE para tensiones hasta e inclusive 0,6/1 kv Basada en las normas NBR 8182 (Brasileña) y en la ANSI/ICEA S (U.S.A.) Los materiales de los conductores son: - Cobre recocido puro con o sin recubrimiento metálico - Aluminio puro sin recubrimiento. De acuerdo con la NTP El material aislante es XLPE (Temperatura de operación 90 C)

53 NTP :2003 Los materiales del soporte, cuando además es neutro, pueden ser: - Cobre duro. NTP :2003 -Aleación de aluminio. NTP : Aluminio reforzado con acero. NTP :2005 Para redes sin neutro pueden usarse los anteriores o cables de acero según ASTM A 475 Los soportes pueden ser desnudos o aislados Las designaciones de estos cables son: - CAI Conductor de cobre y soporte de cobre - CAI-S Conductor de cobre y soporte de acero - CAAI Conductor de Aluminio y soporte de Aleación de Aluminio - CAAI-S Conductor de Aluminio y soporte de acero - CAAI-R Conductor de Aluminio y soporte de aleación de aluminio reforzado con acero

54 NTP :2003 Identificación por nervaduras Soporte Alumbrado Fase 1 Fase 2 CAAI 2x25+1x16+ND25 mm2 CAAI- S 2x25+1x16 mm2 CAAI 2x25+1x16+NA25 mm2

55 REQUISITOS UNIDADES XLPE 1 SIN ENVEJECER (S) - Tracción, mínima MPa 12,5 - Elongación, mínima % ENVEJECIDOS (T) NTP :2003 Principales requisitos mecánicos del aislante - Tratamiento Temperatura C 135 ± 3 Duración h 7x24 - Tracción, variación máxima % ± 25 - Elongación, variación máxima % ± 25 3 GRADO DE RETICULACION (S) - Tratamiento Temperatura C 200 ± 3 Duración bajo carga min 15 Esfuerzo mecánico MPa 0,2 - Máximo alargamiento bajo carga % Máximo alargamiento después de % 15 enfriado

56 NTP :2003 Requisitos eléctricos Ensayo de resistencia de aislamiento: Se efectúa con 500 V de cc - A temperatura ambiente (R) Después de la tensión eléctrica y en la misma forma que éste La resistencia mínima a obtener está dada por: RA=kxlog D k= Constante de aislamiento d = MΩ-km a 20 C D=Diámetro nominal sobre el aislamiento d= Diámetro nominal bajo el aislamiento - A temperatura de operación (90±2 C) (T) k= 3,7 MΩ-km

57 Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de 2,5 kv a 60 kv Transformador de 60 kv a 12,5 kv Transf. De V a 220 V 2500 V Transf. De V a 220 V Acometida * y NTP Cables de distrib. Subterránea * y NTP

58 NTP :2004 (1 a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables de energía con aislamiento extruido y sus accesorios para tensiones nominales desde 1 kv (Um=1,2 kv) hasta 30 kv (Um=36 kv). Parte 1: Cables para tensiones nominales de 1 kv (Um=1,2 kv) y 3 kv (Um=3,6 kv) Basada en Norma IEC Parte 1

59 NTP :2004 TENSIONES NOMINALES: Las tensiones nominales Uo/U (Um) consideradas en esta norma son: 0,6/1 (1,2) kv y 1,8/3 (3,6) kv. Donde: Uo = Tensión entre conductor y tierra o la pantalla metálica U = Tensión entre fases Um = Tensión máxima del sistema en el cual se puede usar el cable

60 NTP :2003 CATEGORIAS DE LOS SISTEMAS: CATEGORIA A: Cualquier fase del cable puesta a tierra se desconecta máximo en un minuto CATEGORIA B: Aquellos sistemas que operan durante un corto tiempo con una fase puesta a tierra. Este período según IEC no debe ser mayor a una hora y el acumulado en un año no debe pasar de 125 h CATEGORIA C: Sistemas que no están ni en la categoría A ni B En los sistemas donde una falla no es desconectada pronta y automáticamente el extra esfuerzo en el aislamiento de los cables reduce la vida de estos en grado proporcional a la duración de la falla. En sistemas donde se espera que con cierta frecuencia se operará con una permanente falla a tierra, es recomendable clasificar el sistema como de Categoría C.

61 NTP :2003 Los valores Uo recomendados son los siguientes: TENSION MAXIMA DEL SISTEMA (U m ) TENSION NOMINAL (U o ) (kv) (kv) Categorías A y B Categoría C 1,2 0,6 0,6 3,6 1,8 3,6* * Esta categoría está contemplada en la NTP Los materiales de los conductores son: - Cobre recocido puro con o sin recubrimiento metálico - Aluminio puro sin recubrimiento. De acuerdo a NTP

62 NTP :2003 Máximas temperaturas en el conductor para los diferentes compuestos aislantes Compuestos aislantes a) Termoplásticos PVC para tensiones nominales U o /U 1,8/3 kv Sección 300 mm2 Sección > 300 mm2 b) Termoestables - Cross linked polyethilene - Ethylene propilene rubber o similar (EPM o EPDM) - High grade ethylene propilene rubber Designación PVC/A* XLPE EPR HEPR Máxima temperatura del conductor C Operación normal Corto Circuito (5 s máximo de duración) * Para cables con tensiones nominales U o /U = 3,6/6 kv se designa PVC/B según NTP

63 NTP :2003 Máximas temperaturas en el conductor para los diferentes compuestos de cubierta Compuestos de cubierta a) Termoplásticos Cloruro de Polivinilo (PVC) Polietileno Designación abreviada ST 1 ST 2 ST 3 ST 7 Máxima temperatura del conductor en operación normal C b) Elastomérico Policloroprene, polietileno clorosulfonado o polímero similar SE

64 DENOMINACION: NTP :2003 N Conductor de cobre NA Conductor de aluminio G Aislamiento y cubierta de Goma (Termoestable) Y Aislamiento y cubierta de PVC, PoliVinil Cloruro, (Termoplástico) 2Y Cubierta de PE (PoliEtileno termoplástico) 2X Aislamiento de XLPE (Cross=X Linked PoliEtileno)Polietileno reticulado (Termoestable) S Pantalla de cobre SE Pantalla de cobre sobre cada conductor (multipolares) SA Pantalla de Aluminio SEA Pantalla de Aluminio sobre cada conductor C Conductor concéntrico B Armadura de flejes de acero R Armadura de alambres de acero RA Armadura de alambres de Aluminio K Cubierta de plomo

65 ESTRUCTURA MOLECULAR DEL POLIMERO DE PVC H H H H C C C C H H Cl H H H Cl H C C C C H Cl H Cl

66 ESTRUCTURA MOLECULAR DEL POLIMERO DE PE H H H H C C C C H H H H H H H H C C C C H H H H

67 PROCESO DE RETICULACIÓN VIA SILANO Polietileno base (graft) + catalizador H H H H C C C C H Silano H H H H H H H C C C C H H H H

68 PROCESO DE RETICULACIÓN VIA SILANO H H H H C C C C H 2 O H H sil sil sil C C C C H H H H

69 PROCESO DE RETICULACIÓN VIA PEROXIDO (CATENARIA) Por efecto del vapor a alta presión (250 PSI) y alta temperatura (200 C), el peroxido contenido en el compuesto actúa sobre los H H H H H C C C C Peroxido H H H H H H H H C C C C H H H H

70 PROCESO DE RETICULACIÓN VIA PEROXIDO (CATENARIA) H H H H C C C C H H H 2 O + otros productos C C C C H H H H

71 LINEA DE TRIPLE EXTRUSION CON VULCANIZACION CONTINUA 2) 1ª Extrusora: Semiconductora interna 3) 2ª Extrusora: Aislamento de XLPE 4) 3ª Extrusora: Semiconductora externa Acumulador 5) Tubo con vapor a elevada temperatura y presión (CURVA CATENARIA) para el reticulado en vulcanización continua 6) Tubo con agua a elevada presión 1) Carretes alimentadores de cable de cobre desnudo 8) Carretes receptores del cable triplemente extruído y reticulado 7) Canaleta con agua para enfriamiento

72 NTP :2003 Principales requisitos mecánicos de los aislantes REQUISITOS UNIDADES PVC/A EPR HEPR XLPE Máx. temp. Del conductor en operación normal ( C) SIN ENVEJECER (S) - Tracción, mínima N/mm2 12,5 4,2 8,5 12,5 - Elongación a la rotura, mínima % ENVEJECIDOS (T) - Tratamiento Temperatura C 100 ± ± ± ± 3 Duración h Tracción mínima N/mm2 12, Variación máxima % ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 - Elongación a la rotura, mínima % Variación máxima % ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 3 GRADO DE RETICULACION (S) - Tratamiento Temperatura (± 3 C) C Duración bajo carga min Esfuerzo mecánico N/cm Máximo alargamiento bajo carga % Máximo alargamiento después de enfriado %

73 NTP :2003 Requisitos eléctricos - Ensayo de Resistencia eléctrica (R) - Ensayo de Tensión eléctrica (R)*: TENSION NOMINAL U 0 (kv) 0,6 1,8 TENSION DE ENSAYO* (kv) 3,5 6,5 * 2,5 U kv durante 5 minutos por cada fase CABLES UNIPOLARES APANTALLADOS O MULTIPOLARES CON PANTALLA SOBRE CADA FASE: Cada conductor contra la pantalla. CABLES MULTIPOLARES SIN PANTALLA INDIVIDUAL: Cada conductor contra todos los demás conectados a tierra

74 NTP : CABLES UNIPOLARES O MULTIPOLARES PARALELOS: Después de sumergidos en agua por 1 hora, entre cada conductor y el agua.

75 NTP :2003 Constante de aislamiento k de los aislamientos PVC/A Ensayo de resistencia de aislamiento: Se efectúa con 500 V de cc - A temperatura ambiente (R) EPR/ HEPR XLPE A 20 C MΩ-km 36,7 -* (1) -* (1) A TEMP. DE OPERACION MΩ-km 0,037 3,67 3,67 En Indeco (1) MΩ-km Después de la tensión eléctrica y en la misma forma que éste

76 NTP :2003 CABLES MAS REPRESENTATIVOS DE ESTA NORMA NYY 3-1x120 mm2 N2XY 3-1x120 mm2 Conductor Cobre Aislante PVC o XLPE Cubierta PVC NYY 2x25 mm2 OTROS CABLES: - De control (NYY-C, N2XY-C, N2XSY-C, etc.) - Cables concéntricos (acometida) (SET, NYCY, N2XCY)

77 120Para NTP :2003 Comparación de capacidades de corriente (Cables triples) Temperatura: - del suelo, 20 C -ambiente, 30 C Sección (mm2) NYY N2XY

78 Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de 2,5 kv a 60 kv Transformador de 60 kv a 12,5 kv Transf. De V a 220 V 2500 V Cables de M.T. * y NTP Cables de M.T. * y NTP Transf. De V a 220 V

79 NTP :2003 CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables de energía con aislamiento extruido y sus accesorios para tensiones nominales desde 1 kv (Um=1,2 kv) hasta 30 kv (Um=36 kv). Parte 2: Cables para tensiones nominales de 6 kv (Um=7,2 kv) a 30 kv (Um=36 kv) Basada en Norma IEC Parte 2 TENSIONES NOMINALES: Las tensiones nominales Uo/U (U m ) consideradas en esta norma son: 3,6/6 (7,2) kv - 6/10 (12) kv - 8,7/15 (17,5) kv - 12/20 (24) - 18/30 (36) kv

80 NTP :2003 Máximas temperaturas en el conductor para los diferentes compuestos aislantes Compuestos aislantes a) Termoplásticos PVC para tensiones nominales U o /U =3,6/6 kv Sección 300 mm2 Sección > 300 mm2 b) Termoestables - Cross linked polyethilene - Ethylene propilene rubber o similar (EPM o EPDM) - High grade ethylene propilene rubber Designación PVC/B* XLPE EPR HEPR Máxima temperatura del conductor C Operación normal Corto Circuito (5 s máximo de duración)

81 NTP :2003 Principales requisitos mecánicos de los aislantes REQUISITOS UNIDADES PVC/B EPR HEPR XLPE Máx. temp. Del conductor en operación normal ( C) SIN ENVEJECER (S) - Tracción, mínima N/mm2 12,5 4,2 8,5 12,5 - Elongación a la rotura, mínima % ENVEJECIDOS (T) - Tratamiento Temperatura C 100 ± ± ± ± 3 Duración h Tracción mínima N/mm2 12, Variación máxima % ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 - Elongación a la rotura, mínima % Variación máxima % ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 3 GRADO DE RETICULACION (S) - Tratamiento Temperatura (± 3 C) C Duración bajo carga min Esfuerzo mecánico N/cm Máximo alargamiento bajo carga % Máximo alargamiento después de enfriado %

82 DENOMINACION: N NA G Y 2Y 2X S SE SA SEA C B R RA K NTP :2003 Conductor de cobre Conductor de aluminio Aislamiento y cubierta de Goma (Termoestable) Aislamiento y cubierta de PVC, PoliVinil Cloruro, (Termoplástico) Cubierta de PE (PoliEtileno termoplástico) Aislamiento de XLPE (Cross=X Linked PoliEtileno)Polietileno reticulado (Termoestable) Pantalla de cobre Pantalla de cobre sobre cada conductor (multipolares) Pantalla de Aluminio Pantalla de Aluminio sobre cada conductor Conductor concéntrico Armadura de flejes de acero Armadura de alambres de acero Armadura de alambres de Aluminio Cubierta de plomo

83 NTP :2003 Requisitos eléctricos - Ensayo de Resistencia eléctrica (R) - Ensayo de Tensión eléctrica (R)*: TENSION NOMINAL U 0 (kv) 3,6 6,0 8, TENSION DE ENSAYO* (kv) 12, , * 3,5 U 0 kv durante 5 minutos por cada fase CABLES UNIPOLARES APANTALLADOS O MULTIPOLARES CON PANTALLA SOBRE CADA FASE: Cada conductor contra la pantalla. Ensayo de resistencia de aislamiento: En la misma forma y con constantes de aislamiento k iguales a los de la parte 1

84 CABLES A CAMPO ELECTRICO NO RADIAL Cable a campo eléctrico no radial Cable de B.T.

85 CABLES A CAMPO ELECTRICO NO RADIAL Y RADIAL Cables a campo eléctrico radial Cables de M.T. Cables a campo eléctrico no radial Cables de B.T.

86 CAMPO ELECTRICO RADIAL CON ESFUERZOS NO AMORTIGUADOS ρ Cu = 1,72x10-6 Ω-cm ρ Semi = 1x10 3 Ω-cm ρ XLPE = 1x10 16 Ω-cm

87 CABLES DE ENERGÍA CABLES DE MEDIA TENSION Pueden ser unipolares o trifásicos N2XSY 8.7/15 kv 25 mm2 Conductor Semicon. sobre el conductor Cubierta Pantalla metálica Aislamiento Semicon. sobre el aislamiento

88 NTP :2003 Requisitos eléctricos Descargas parciales (R) Conductor Semiconductiva interna Pantalla de cobre Aislamiento Semiconductiva externa vacío (void)

89 NTP :2003 Descargas parciales - Tensión de ensayo: 1,73Uo - Requisito: Descarga no mayor a 10 pc Aplicación: - Entre cada conductor y la pantalla metálica

90 NTP :2003 Ensayo de Descargas Parciales Jaula de Faraday Transformador

91 NTP :2003 Ensayo de Descargas Parciales Aplicación de la tensión Capacitores calibradores Terminales en aceite Capacitores Cables de conexión al tablero de medición

92 NTP :2003 Ensayo de Descargas Parciales Tablero de aplicación y control de la tensión Tablero de detección y medición de las descargas parciales

93 NTP :2003 Detector de Descargas Parciales

94 NTP :2003 Ensayo de Descargas Parciales

95 Ensayo de tang δ: NTP :2003 Ensayo tipo importante para medir el grado de deterioro de los aislantes. La medición periódica puede prevenir posibles fallas en futuro próximo. X RL I i i ir ir ic ic tang δ = r X RL c δ ϕ ic r ir

96 NTP :2003 Ensayo de tang δ

97 CABLE DE ACOMETIDA CONCENTRICO Cubierta Conductor Concéntrico de cobre Aislamiento de PVC Conductor central de cobre

98 Conductor de tierra desnudo 1.2 CABLE ANTIFRAUDE Cinta poliester grado eléctrico, como aislamiento. Cinta poliester metalizada. Al. Cinta poliester hacia adentro metalizada. Al. hacia CABLE DE ACOMETIDA CONCENTRICO afuera Conductor piloto, aislado con PVC Cubierta externa Cubierta Conductor Concéntrico de cobre Aislamiento de PVC Conductor central de cobre Conductor de tierra desnudo

99 agradecemos su atención MIGUEL ROMAN C.