COMPORTAMIENTO DE LOS CABLES ELÉCTRICOS FRENTE A

Elementos y Equipos Eléctricos
4.- Conductores Eléctricos
4.1.1.- Comportamiento de los Cables Eléctricos frente a la Acción del Fuego
Introducción
Hacia fines de la década del sesenta se habían producido graves incendios en los cuales
los cables eléctricos se constituyeron en el principal elemento de propagación del fuego,
aunque el mismo se haya originado por causas ajenas a su funcionamiento. Los
constructores de cables eléctricos, se propusieron que éstos no se convirtieran en un
factor desencadenante ni propagante de los incendios, los que ya habían ocasionado
perdidas humanas y materiales.
Las razones expuestas y la mayor complejidad en las instalaciones y equipos, requerían
una nueva tipificación de productos, que en definitiva podemos sintetizar en tres
generaciones de cables frente a la acción del fuego y sus efectos sobre los cables.
Se ha podido verificar que durante un incendio, la actuación de los cables eléctricos –
tradicionales- ha merecido las siguientes objeciones:
a) Los cables colocados en manojos sobre bandejas, son capaces de transmitir el
fuego, tanto en sentido horizontal como en el vertical.
b) Los cables al quemarse generan gases tóxicos, que afectan a las personas,
impiden la visión, y entorpecen el combate al fuego.
c) El desprendimiento de gases corrosivos ataca tanto a los materiales de
construcción, como a los equipos eléctricos, etc.
De las diversas investigaciones tendientes a mejorar el comportamiento de los cables
frente a la acción del fuego, han surgido tres generaciones de cables.
Estas generaciones se diferencian según sus características durante el sometimiento del
cable a la acción del fuego. La primera, tiene como propiedad la no propagación del
incendio; la segunda agrega a esto la reducida emisión de gases corrosivos y la tercera,
adiciona a la no propagación de los incendios la propiedad de no emisión de gases
corrosivos, muy bajo desprendimiento de gases tóxicos y despreciable opacidad de los
humos desarrollados.
Puesto que las dimensiones de las instalaciones no crecieron en forma proporcional con
los incrementos de potencia utilizada, se necesitan grandes conjuntos de cables
dispuestos sobre soportes metálicos o columnas.
Estas canalizaciones próximas a una fuente de calor, que se puede desarrollar por
ejemplo por un desperfecto eléctrico, pueden constituirse en un principio de incendio.
El incendio en cables normales tiene la característica de ser rápidamente propagado con
velocidades de hasta decenas de metros por minuto y generar humos densos y
sofocantes, la extinción directa con agua puede provocar, a su vez , graves daños sobre
equipos. Para limitar esos daños se han adoptado como sistemas de prevención separar
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Elementos y Equipos Eléctricos
los cables, con barreras contra las llamas, instalar equipos de alarmas, y por otra parte
utilizar cables con mejores características físicas de no propagación del incendio.
La propagación del incendio no es el único peligro que pueden producir los cables cuando
son afectados por el fuego, en lugares cerrados y de gran concurrencia de personas, los
gases tóxicos y la opacidad de los humos tiene una particular importancia.
Además de la propagación del fuego y de la reducida emisión de gases tóxicos y humos,
en algunos casos es necesario el empleo de cables que resistan al fuego o se
mantengan en servicio a pesar del incendio.
Qué hace que el material resista o no la acción del fuego
En un material orgánico expuesto a una fuente de calor, con o sin llama de suficiente
intensidad se verifican distintas reaccione
Descomposición del material, con absorción de calor Q
Combustión de los productos de la descomposición, con generación de calor Q2
Suponiendo fijas las condiciones ambientales (que también influyen), la descomposición
del material será función del umbral del material Q1 luego cuanto más alta sea la cantidad
de calor necesaria para producir la descomposición (valor de Q1 ) y menor la emisión de
calor en el momento de la combustión( Valor Q2 ) mejores son las condiciones de no
propagantes del material.
Para que un material no sea propagante de la llama es necesario que posea un elevado
Q1 y un bajo Q2, además de una pequeña área de transferencia del calor entre los
productos de combustión y de descomposición.
La descomposición se mantendrá en forma independiente solamente si parte del calor Q1
que se transmite por intermedio del área de transferencia resulta mayor que Q1
calor
necesario para la descomposición.
Para reducir la inflamabilidad de los materiales plásticos se introduce en los mismos
retardantes de la llama, que si bien no eliminan la combustión dificultan la propagación.
Los retardantes impiden la propagación de la llama, emitiendo gases incombustibles que
eliminan parcialmente el oxigeno, o reducen las superficies de transferencia formando
depósitos de carbones que actúan como una barrera térmica disminuyendo la
realimentación calórica.
DESCOMPOSICIÓN
COMBUSTIÓN
Productos de la
Descomposición
Térmica
Q1
Q2
REALIMENTACIÓN CALORICA
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Elementos y Equipos Eléctricos
4.1.2.- Clasificación
Según su actuación frente a la acción del fuego:
Cables no propagantes de la llama.
Son todos aquellos que tomándolos en forma individual (un cable), no propagan el fuego y
se extinguen a breve distancia del punto de incendio. Pero que agrupados en forma de
haces, pueden transformarse en un peligroso medio de propagación de la llama.
Cables no propagantes del incendio.
Son todos aquellos que en forma individual o que agrupados en forma de haces, no
propagan el fuego y se extinguen a una reducida distancia del lugar del incendio.
Cables resistentes al incendio.
Aquellos que aseguran su funcionamiento por un tiempo determinado tiempo durante y
después del incendio. Los cables resistentes al incendio pueden al mismo tiempo, ser no
propagantes de la llama o no propagantes del incendio.
La mayoría de las normas que describen los métodos de prueba de los cables, se
efectúan sobre muestras, a las que se les aplica una llama de características definidas
durante un tiempo prefijado, que normalmente se considera el tiempo en el cual se
extingue la eventual combustión.
Estas pruebas pueden dar una idea comparativa del comportamiento de los distintos tipos
de materiales que constituyen los cables.
4.1.3.- ENSAYOS
4.1.3.1- Ensayo no Propagante de Incendio Norma IEEE 383/74
La prueba se realiza en un local con ventilación natural en el cual se coloca una bandeja
metálica, vertical del tipo escalera de 75 mm de profundidad, 305 mm de ancho y 2.40 m
de longitud. Se colocan las probetas de cable en una sola capa de forma que ocupen al
menos 150 mm de la parte central de la bandeja con una separación entre cable y cable
de la mitad del diámetro del mismo. El ensayo se realiza tres veces, con probetas
distintas de cable para probar su reproducibilidad.
A 600 mm de la base de la bandeja y a 75 mm de las probetas se coloca un quemador a
gas en forma horizontal, alimentado con gas propano, de tal manera que incida sobre los
cables.
La temperatura de la llama debe alcanzar los 816 º C medidos con una termocupla,
situado directamente sobre la llama sin tocar la superficie de las probetas.
El tiempo de encendido del quemador es 20 min. registrándose la temperatura, durante el
tiempo que persiste la llama encendida después de apagar el quemador, la longitud del
recubrimiento carbonizada y la del aislamiento deteriorada.
Los cables que queman a una altura superior a 2,4 metros fallan el ensayo.
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Elementos y Equipos Eléctricos
Bandeja
2
4
0
0
Conductores
75 mm.
600 mm.
300 mm.
75 mm.
4.1.3.2.- Ensayo no Propagante de Incendio Norma CEI 20.22
Para este ensayo se utiliza una construcción de hormigón con dos cuartos superpuestos y
separados entre si por un piso de hormigón de dimensiones de 2.50 m por lado, y tiene
una altura total de 5.40 metros.
Una bandeja vertical, de tipo escalera para sostener los cables, atraviesan la parte inferior
y superior de la instalación.
La construcción tiene un conducto vertical para el ingreso del aire comburente con un
equipo para tratamiento de los humos, un horno móvil para el calentamiento de los cables
y un dispositivo para iniciar el incendio. Las temperaturas se miden por medio de una
termocupla.
Las muestras de cable de aproximadamente 5,4 metros de longitud se fijan las des caras
de la bandeja. El número de muestras es tal que el peso de los materiales no metálicos de
los cables sea aproximadamente de 10 Kg/m o de 5 Kg/m.
Un horno eléctrico con dimensiones de 600 mm x 700 mm constituido de dos placas
calientes contrapuestas, cada una con una superficie de calentamiento de 500 mm x 500
mm. Desplazándose sobre guías se coloca a una distancia de 70 mm. de los cabes en la
base de la bandeja vertical.
Las placas del horno, se calientan a una temperatura de 500 ºC y después se desplazan
hacia los cables. Los gases desarrollados por los materiales no metálicos se incendian
con dos mecheros alimentados por una mezcla de oxigeno propano por un período de 15
minutos, mientras que el horno queda prendido por el tiempo de una hora,
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Elementos y Equipos Eléctricos
En el caso de que se instalen 10 Kg/m de elementos no metálicos la prueba se considera
positiva si los rastros de quemadura no superan los 3.5 metros. En el caso de que se
instalen 5 Kg/m de elementos no metálicos la prueba se considera positiva si los rastros
de quemadura no superan los 1.5 metros. Las medidas se toman desde el borde superior
del horno.
5,40
Quemador
Horno
5,40
4.1.3.3.- Ensayado de Cables Resistentes al Incendio Norma IEC 331
El equipo de prueba esta formado por un quemador horizontal de 610 mm. de largo que
emite un grupo de pequeñas llamas verticales muy cercas entre si. A una distancia de 75
mm sobre el quemador se mide con una termocupla de platino-iridio la temperatura que
tendrá que ser de 750 grados centígrados.
Paralelamente al quemador, y exactamente sobre la vertical de la llama se pone una
muestra de cable de 1200 mm. de largo, sostenida en posición fija con grampas y
conectada a un transformador trifásico con tensión igual a la nominal del cable.
Para cables tripolares se conecta cada conductor con una fase del transformador y
cuando en número de conductores es superior, se dividen en tres grupos. Se colocan
entre cada conductor y la relativa fase dl transformador un fusible para 3 Amper.
Una vez conectado el cable el transformador, se enciende el mechero por un tiempo de
tres horas registrando la temperatura con la termocupla.
Después de doce horas que las llamas están apagadas, se vuelve a dar tensión de misma
forma, la prueba es positiva cando se verifica que no hay corto circuito entre los
conductores del cable, evidencia que se pone con los fusibles
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Elementos y Equipos Eléctricos
1200
FUSIBLE
75
CONDUCTOR
QUEMADOR
610 mm.
TRNASFORMADOR
4.1.3.4.- Ensayo del Cable Resistente al Incendio
Norma CEI 331 modificado por STK 30-004 (Belga)
Se sujetan en una bandeja tipo escalera cuatro trozos de conductores, como mínimo
formando dos grupos uno solo y el otro con tres conductores, en caso de haber un cable
de fibra óptica se lo agrupa al grupo de menor cantidad de cables. Se los sujeta con una
cinta de acero inoxidable con el motivo que queden rígidos a la bandeja. Los cables, se
los calienta a una temperatura entre los 950 ºC y 1000 ºC durante 15 minutos aplicando el
valor de tensión nominal de los cables. En los primeros 10 minutos del ensayo se los
golpea al grupo de cables con una varilla metálica, cada treinta segundos, los últimos 5
minutos del ensayo se los moja con una lluvia artificial 15 litros de agua por minuto 15
litros/min.
El cable pasa la prueba si no sobreviene perforación y la resistencia de aislamiento
permanece como mínimo 1M .
4.1.3.5.- Determinación del Nivel de Humo ASTM 2843
Para determinar la cantidad de humos emitidos en la combustión y descomposición
pirolitica de las materias orgánicas, el método mas usado es el de la densidad de los
humos.
Este método determina la atenuación de un rayo de .luz por efecto del humo, constituido
por partículas sólidas y liquidas, que se acumulan en el interior de la cámara por
descomposición producida por el efecto de la temperatura. Este ensayo se puede realizar
aplicando una fuente de calor sin que exista llama o directamente producir la
descomposición por medio de fuego.
Los resultados se miden en Densidad Óptica Especifica o en Densidad Óptica Especifica
Máxima, que representa la densidad óptica (log.100/T) referida a las dimensiones de la
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Elementos y Equipos Eléctricos
cámara y de la probeta, llamado T a la transmitancia de la luz. Cuando menor es la
densidad óptica especifica, menor es la cantidad de humo emitida.
La prueba se realiza en una cámara de 0,51 metros cúbicos de volumen. Un sistema
fotométrico mide en forma continua la disminución del rayo de luz transmitido en el
interior, por lo tanto, la acumulación de humos en la cámara.
En el centro de la cámara se ubica la muestra del material a ensayar y se la expone a la
fuente de calor. Cuando el sistema de ensayo se realiza con llama además de la fuente
de calor se utilizan seis quemadores alimentados con una mezcla de aire y gas propano
2,5 mm.
Probeta
Receptor
de luz
65 mm
2.5 mm
1.5 mm
Emisor de luz
Una vez realizada la medición tenemos:
d
log10
I0
I
I 0 = intensidad luminosa con la cámara sin humo.
I = es el valor final de I .
4.1.3.6.- Grado de Inflamación ASTM 2863
Para medir el grado de inflamabilidad de los materiales orgánicos el método
frecuentemente mas usado es medir la mínima cantidad de O2 necesario para que entre
en combustión la aislación. Este método define la mínima concentración de oxigeno en
una mezcla gaseosa de oxigeno con nitrógeno que permita la combustión de la muestra
en condiciones de equilibrio.
El equipo esta formado por un tubo de vidrio 450 mm de alto y 75 mm. de diámetro
interior . En la base de la columna penetra una mezcla de Oxigeno Nitrógeno proveniente
de un sistema de regulación de alta precisión y reproductividad. Al centro de la columna y
en forma vertical, se pone la muestra prevista para el ensayo, que tiene las siguientes
dimensiones 6,5 mm de ancho, 3 mm. de espesor y entre 70 y 150 mm. de alto.
Para la ejecución de la prueba se fija un valor arbitrario de la relación O2/N2, basado en
experiencias anteriores con materiales similares. Con un quemador se incendia la probeta
y según se queme totalmente o se apague se varía la relación O2/N2.
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Elementos y Equipos Eléctricos
Se sigue modificando el porcentaje de O2 sustituyendo todas las veces la probeta, hasta
que se llega a aun punto de equilibrio, en el cual el tiempo de apagado de la llama o el
tramo quemado responden a los requisitos especificados por el fabricante.
Este método sirve para determinar el grado de inflamabilidad de los materiales pero no
permite explorar los resultados de los productos formados por los distintos componentes
de la aislación.
75mm
N2 /O2
3 mm.
450
mm
75
a
150mm
mechero
6,5 mm.
4.1.3.7.- Determinación de Gases Emitidos
Para determinar el índice de toxicidad de los gases emitidos por el cable, cuando es
quemado aún no existen normas específicas.
En estos casos se utilizan métodos de absorción de los gases con ampollas reveladoras
especificas para cada tipo de gas.
Uno de los equipos mas conocidos es el Polymeter, que es un instrumento portátil,
constituido por una bomba de aspira 15 cm3 de aire por minuto, un medidor de r.p.m. de
la bomba y una ampolla de medición especifica para cada gas, que automáticamente de
el valor en microlitos.
Para laboratorios las características de los gases emitidos durante la combustión de los
materiales no metálicos de los cables, se emplea un horno en el cual se quema una
cantidad definida de material. Los gases desarrollados se hacen burbujear en una
solución de nitrato de plata y el resultado se expresa en miligramos de ácido clorhídrico
por gramo de material en prueba
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Elementos y Equipos Eléctricos
4.2.- Conductores Eléctricos de Cobre Desnudos para Líneas de Energía
4.2.1.- Norma IRAM 2004
1- OBJETO:
Establecer los requisitos que deben cumplir los conductores eléctricos de cobre,
desnudos, destinados a líneas aéreas de transmisión y de distribución de energía y los
métodos de ensayo correspondiente para su verificación.
Esta norma no incluye los conductores para telecomunicaciones ni los conductores
especiales utilizados en instalaciones para tracción.
3- CONDICIONES GENERALES
3.1.-Designación: Los conductores de cobre, desnudos, para líneas aéreas, se designaran
por su sección nominal y formación. Ej. IRAM 2004/73 25 mm2 (7 x 2,15 mm).
3.2.-Alambres
3.2.1.- Aspecto: Presentarán diámetro uniforme, superficie lisa, cilíndrica, exenta de
surcos, rebarbas, grietas, adherencias u otros defectos incompartibles con un buen
producto.
3.2.2.- Variación de la resistividad con la temperatura: El coeficiente de la variación de la
resistividad del cobre duro, en función e la temperatura, para valores comprendidos entre
10º C y 40º C, será 0,00393 / º C.
3.2.3.- Densidad: la densidad del cobre duro será de 8,89 g / cm3 .
3.3.- Cableado: la relación del cableado estará comprendida entre 10 y 17 para la ultima
capa y la inmediata inferior. Salvo indicaciones en contrario, el sentido la ultima a la será
izquierda. Las capas sucesivas de un conductor presentarán sentidos de cableados
alternados entre sí.
3.4.- Uniones: Las uniones de los alambres se obtendrán por soldadura hecha antes del
trefilado final, de acuerdo con la mejor práctica industrial.
3.4.1.- En Conductores: En los de siete alambres, no se admitirán soldaduras realizadas
durante el cableado. En los de más de 7 alambres se les admitirán siempre que, en cada
alambre, disten más de 500 mm. entre sí y que las soldaduras de distintos alambres
disten una de otra de acuerdo con 10 establecido en la tabla I
Distancias mínimas entre uniones
Cantidad de Alambres
19
37
61
Distancia Mínima (m)
15
7,5
4,0
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Elementos y Equipos Eléctricos
3.5.- Largos de Fabricación:
3.5.1.- Salvo convenio previo, los conductores se entregaban en los largos normales de
producción del fabricante. Sobre estos largos se admitirá una discrepancia de +/- 5%.
3.5.2.- Adicionalmente se aceptara que hasta un 5% de los tramos tengan una longitud
menor de a la establecida en 3.5.1, siempre que dicho largo no resulte menor a la tercera
parte de la longitud normal de fabricación.
4 - REQUISITOS
4.1.- Alambres Antes de Cablear:
4.1.1.- Resistividad: los alambres serán de cobre duro cuya resistividad no sea mayor de
17,87 x mm2 / Km. a 20º C, al ensayarlos
4.1.2.- Diámetro: los diámetros de los alambres serán establecidos en la próxima tabla II,
con las discrepancias admisibles establecidas en dicha tabla.
4.1.3.- Resistencia a la tracción: la resistencia a la tracción específica de los alambres no
será menor de lo establecido en la tabla II,
TABLA II
Alambres
DIÁMETRO (mm)
NORMAL
1,35
1,70
1,85
2,15
2,25
2,52
2,85
3,02
3,20
3,57
4.2.-
MÍNIMO
1,34
1,68
1,83
2,13
2,23
2,49
2,82
2,99
3,17
3,53
MÁXIMO
1,36
1,72
1,87
2,17
2,27
2,55
2,88
3,05
3,23
3,61
Resistencia a la tracción
(mínima)
Específica (da.N / mm2 )
43,1
42,9
42,8
42,6
42,5
42,2
41,7
41,4
41,2
40,6
CONDUCTORES
4.2.1.- Sección transversal: la sección del conductor, determinada, no será menor del 98%
de la sección transversal indicada en la próxima tabla III. La formación será establecida en
dicha tabla.
- 84 -
Elementos y Equipos Eléctricos
4.2.2.- Resistencia óhmica: la resistencia óhmica del conductor referida a 20º C, no será
mayor valor establecido en la tabla III.
4.3.-
ALAMBRES DESPUÉS DE CABLEAR:
4.3.1 Resistividad: la resistividad de los alambres, después de cablear, no será mayor de
17,87 x mm2 / Km. a 20º C:
4.3.2 Resistencia a la tracción: la resistencia a la tracción específica de los alambres,
después de cablear, no será menor de 92% de la específica establecida en la tabla II
TABLA III
Características de los conductores
Sección
Nominal
2
mm
Formación
Diámetro
Número de
Nominal
alambres
(mm)
Sección
Transversal
2
(mm )
Resistencia
Óhmica. Máx.
A 20º C
/ Km.
Masa
aproximada
Resistencia a
la tracción
Calculada
Diámetro
exterior
Aproximado
(mm)
10
7
1,35
10,02
1,81
De 1000m
(kg.)
90
16
7
1,70
15,89
1,14
143
614
5,1
25
7
2,15
25,41
0,712
229
975
6,5
35
7
2,52
34,91
0,518
314
1326
7,6
50
7
19
3,57
1,85
50,14
51,07
0,361
0,356
451
462
1869
1967
9,1
9,3
70
7
19
3,57
2,15
70,07
68,98
0,258
0,264
631
624
2560
2645
10,7
10,7
95
19
2,52
94,76
0,192
857
3600
12,6
120
19
2,85
121,21
0,150
1097
4549
14,3
150
19
37
3,20
2,25
152, 80
147,11
0,119
0,124
1383
1334
5667
5628
16
15,8
185
37
2,52
184,54
0,0988
1673
7010
17,6
240
37
61
2,85
2,25
236,04
242,54
0,0772
0,0753
2118
2204
8858
9278
20
20
300
37
61
3,20
2,52
287,57
304,24
0,0612
0,0600
2670
2765
11040
11560
22,4
22,7
Inspección y Recepción
5.1.- Muestreo de los Alambres antes de cablear:
- 85 -
(daN)
389
4,05
Elementos y Equipos Eléctricos
5.1.1.- La extracción de las muestras de alambres para cablear, y su ensayo se realizara
en presencia del representante del comprador, si este así lo solicitara. En caso contrario,
se aceptaran los resultados de los ensayos realizados por el fabricante.
5.1.2.- El número de muestras del alambre a ensayar estará en relación con la magnitud
del lote a inspeccionar, entendiéndose por lote una cantidad especificada del producto de
iguales características, que se somete a inspección como conjunto unitario.
5.1.3.- Para cada fracción del lote, la cantidad de muestras que se ensayan proveniente
de cada muestra de un rollo, carrete o bobina diferente, será la indicada en la tabla
siguiente:
Tabla IV
Número de Rollos,
carretes o bobinas
que forman el lote
Menor de 25
5
Número máximo de
muestras defectuosas
totales
0
25 a 49
5
0
50 a 99
10
0
100 a 199
15
1
200 a 299
20
1
300 a 499
30
2
500 a 799
40
3
800 a 1299
55
3
1300 a 3199
75
4
3200 a 7999
115
6
Numero de muestras a
ensayar
5.1.4.- Las muestras de alambres destinados a los ensayos serán extraídas del extremo
final de los rollos, carretes o bobinas, descartando el primer metro.
5.1.5.- La longitud de las muestras será la suficiente para la realización de cada uno de ls
ensayos especificados en la presente Norma.
5.1.6.- Salvo indicación en contrario, todos los ensayos se efectuaran en el
establecimiento del productor, quien suministrará al comprador todos los medios que
permitan comprobar que el material que se suministra cumple con los requisitos de la
presente Norma.
5.1.7.- Se considera como defectuosa una muestra, si no cumple con uno cualquiera de
los ensayos correspondientes establecidos en esta Norma.
5.2.- Muestreo sobre el conductor Terminado
5.2.1.- El número de muestras (N1) de conductor a extraer estará en relación con la
magnitud del lote a inspeccionar, según lo establece en la siguiente tabla.
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Elementos y Equipos Eléctricos
Tabla V
Número de carretes o
bobinas que forman el lote
Número de alambres que
constituyen el conductor
Menor de 25
25 a 49
50 a 99
100 a 199
200 a 299
300 a 499
500 a 799
Número de muestras de
conductor a extraer (N1)
Número de alambres a
ensayar por muestra de
conductor
5
5
10
15
20
30
40
5.2.2.- Sobre la totalidad de las muestras de conductor extraídas (N1) se comprobaran
los requisitos establecidos en 4.2.
5.2.3.- En cada muestra de conductor (N1) extraídas según 5.2.1 se ensayaran el número
de alambres (N2) que resulte de aplicar, para el número de alambres del conductor de la
misma tabla, obteniéndose un número total de alambres a ensayar N3 = N1 x N2
5.2.4.- El lote será aceptado cuando:
a) El total de las muestras de conductor defectuosas de las N1 que se ensayan
sea menor o igual que el N4 dado en la tabla VI.
b) El total de alambres defectuosas de los N3 que se ensayan sea menor al N4
dado en la tabla VI.
En caso contrario será rechazado.
Tabla VI
Número total de alambres
a ensayar
N3 = N1 x N2
5
10
20
30
55
75
115
150
225
300
Número máximo de
alambres defectuosos
tolerados
0
1
2
3
4
6
8
10
14
18
En caso que el número de alambres N3 a ensayar no figure en la tabla Vise considerará
para el número de alambres defectuosas toleradas N4 el que corresponde al N3
inmediato menor que aparezca en la tabla.
- 87 -
Elementos y Equipos Eléctricos
5.2.5.- Simultáneamente, la bobina que presenta alambres defectuosos se aceptará
siempre que cumpla con las exigencias complementarias de la tabla siguiente:
Tabla VII
Número de alambres del
conductor
Número de alambres a
ensayar
Número de alambres
Defectuosas tolerados
N5
Menos de 12
12 a 24
25 a 34
35 a 99
Todos
10
15
20
1
1
1
2
5.2.6.- Los ensayos efectuados según las tablas VI y VII son acumulativos
5.2.7.- En un lote rechazado asiste al fabricante el derecho de ensayar cada uno de los
carretes o bobina que lo componen, y suprimiendo los defectuosos recomponer un nuevo
lote que será ensayado de acuerdo a esta norma.
Ensayos
6-1 Resistividad
6.1.1 La resistividad del alambre de cobre a una temperatura de tº C. Se determina por la
resistencia eléctrica (Rt), expresada en ohms, a dicha temperatura, por su longitud (l) en
metros y su sección (S) en milímetros cuadrados
Ρ= Rt x S
l
La resistividad a 20º C. Se obtiene:
Ρ20= Rt x S (1+ 0,00393 x (20 –t))
La resistencia Rt del alambre se determina con un puente de Thompson sobre una
muestra de un metro de longitud.
El puente de Thompson es un dispositivo que se utiliza para conocer el valor de
resistencias muy chicas, por medio de comparación con resistencias de valores
conocidos.
La resistencia incógnita se conecta a una resistencia patrón a través de una alambre de
cobre de sección mucho mayor, lo que hace que su resistencia pueda considerarse nula,
con respecto al valor de la resistencia que se esta midiendo, tiene además dos pares de
resistencias, que cada uno de ellos esta montada sobre un mismo eje, que se pueden ir
girando hasta lograr el equilibrio del puente.
Una vez conectada la resistencia a medir, lo que se hace es equilibrar el puente de
manera que por el instrumento no circule corriente y en función de los valores de
resistencia necesarios para equilibrarlo se determina la resistencia del alambre.
Cuando el puente queda en equilibrio se tiene:
- 88 -
Elementos y Equipos Eléctricos
R1
R4
M
I1
Ig
I4
G
R2
R3
N
I3
I2
A
Rx
Rr
R=0
B
I
It
C
D
I-I2
A
E
E
It =
Rx + Rp
Cuando por el galvanómetro no circula corriente se tiene que: Vm = Vn e Ig = 0
I = Va – Vb
Rx
=
Vc – Vd
Rp
Rx = Va - Vb
Rp
Vc – Vd
Va – Vm = i1 x R1
Vb – Vn = i2 x R2 = Vb - Vm
Va –Vb = i1 x R1 – i1 x R2
Restando miembro a miembro
Vm – Vd = i4 x R4
Vn – Vc = i3 x R3 = Vm – Vc Restando miembro a miembro
Vc – Vd = i4 X R4 – I3 x R3
I1 = i4
i2 = I3
Por estar montadas en un mismo eje se tiene que
R1 = C R2 y R4 = C R3
Rx = Va – Vb = i1 x R1 – I2 x R2 = i1 x C R2 – i2 x R2
Rp Vc – Vd i4 x R4 -- I3 x R3 i4 x C R3 – i3 x R3
- 89 -
Elementos y Equipos Eléctricos
Rx = R2 x Rp
R3
6.2 Diámetro
El diámetro del alambre se determina midiéndolo con un micrómetro, según dos
direcciones perpendiculares, en tres lugares distantes, como mínimo a 300 mm. entre si;
el valor promedio de las seis medidas se considera como el diámetro de la muestra
Mediciones que se deben
realizar en tres puntos de la
muestra
6.3 Tracción
La probeta tendrá una longitud aproximada de 300 mm. La carga se aplica en forma
gradual, con un desplazamiento comprendido entre 25 mm/ min. y 100 mm / min. Se
deberá legar al valor expresado en la tabla III sin que se produzca la rotura.
Sección Transversal del Conductor
Se enderezan adecuadamente las alambres de la muestra y se extraen las cantidades
siguiente:
Para conductores de hasta 19 alambres, la totalidad de ellas
En conductores de más de 19 alambres, seis alambres por capas con un mínimo
de veinte alambres.
Se miden al 0,005 con un calibrador micrométrico, cuatro diámetros por alambre, en
posiciones a 90 grados sobre una longitud de 20 mm.
La sección transversal (S), en milímetros cuadrados se obtiene aplicando la siguiente
formula:
Π x N x ( ΢ di )2
= 0,04909 x N x ( ΢ di )2 / n2
S=
4x(4n)
2
siendo :
N la cantidad total de alambres del conductor
n la cantidad de alambres medidos
΢ di suma de los diámetros obtenidos en la medición expresada en milímetros
Resistencia Ohmica
- 90 -
Elementos y Equipos Eléctricos
La resistencia óhmica del conductor se mide con un puente tipo Thompson, sobre una
longitud de 1 metro, estando la probeta a una temperatura comprendida entre 10º y 30º
grados centígrados y el valor obtenido se lo refiere a 20ºC
Ejemplo del Método de Inspección y Recepción.
Se supone que se somete a inspección un lote integrado por 50 carretes de conductores,
compuestos por 37 alambres.
Se comienza determinando la cantidad n1 de carretes de los cuales se deben extraer
muestras. Según la tabla V resulta n1 = 10
La cantidad de alambres a ensayar, por carrete será n2 = 5 resultando esta cantidad de
aplicar la tabla V, para el caso de 37 alambres que constituyen al conductor.
El producto de n1 x n2 = n3 = 10 x 5 = 50 será la cantidad de alambres a ensayar. En el
supuesto de que, luego de efectuados los ensayos, se comprobara la existencia de 3
alambres defectuosos aplicando la tabla VI, corresponde aprobar al lote. Si los tres
alambres defectuosos pertenecen a dos carretes distintos, de tal modo que dos
corresponden a uno y uno al restante, de ambos carretes se extraen muestras y se
aceptaran solamente en el caso que cumplan con lo indicado en la tabla VII.
Según esta tabla el número total de alambres a ensayar por bobina o carrete será de 10,
computándose como ensayado los 5 alambres extraídos al azar, de acuerdo con el
muestreo anterior, según tabla V. El número total de defectuosos en cada carrete o
bobina será menor o igual al número n5 indicado en la tabla VII, para proceder a su
aceptación. En caso contrario, los carretes o bobinas serán rechazados y separados del
correspondiente lote.
Según dicha tabla, por cada carrete de 37 alambres se ensayarán 20, admitiéndose
solamente en el caso que solo 2 alambres resultaran defectuosos. Por lo tanto, el carrete
al que pertenecen 2 alambres defectuosos será aprobado solo si al ensayarse los 15
nuevos alambres, tomados al azar, que sumados a los 5 ya ensayados den los 20
indicados en la tabla VII, ninguno resultara defectuoso, pues los tolerados son 2.
- 91 -
Elementos y Equipos Eléctricos
4.3 Conductores Eléctricos de Aleación de Aluminio Desnudos para Líneas
Aéreas de Energía
IRAM 2212
1.-OBJETO
Establecer los requisitos que deben cumplir los conductores eléctricos de aleación de
aluminio, desnudos, destinados a líneas aéreas de transmisión de energía y los métodos
de ensayo correspondiente para su verificación.
3 - CONDICIONES GENERALES
3.1.-Material: Los conductores estarán constituidos por alambres de aleación de aluminio
que cumplan, antes del cableado con todo lo establecido en la Norma IRAM 2177.
3.2.- Designación: Los conductores de aleación de aluminio, se designaran por el número
de esta norma, el año de su aprobación, su sección nominal en milímetros cuadrados y
formación. Ej. IRAM 2212/77 –95-19.
3.3.- Secciones y Formaciones Normales: Las secciones y formaciones normales de los
conductores y sus características respectivas serán las indicadas en la tabla I.
3.4.1.-Uniones del conductor: Las uniones necesarias de los alambres se efectuaran sin
afectar el diámetro o la configuración del conductor y sin disminuir su flexibilidad.
3.4.2.- El número máximo de uniones admisibles en un largo de fabricación será la
siguiente:
Para conductores formados de 7, 19 y 37 alambres:
Ninguna unión en el alma. En las capas interiores la cantidad d uniones no debe
sobrepasar el número de alambres de la capa considerada. En la capa exterior no mas de
dos alambres presentaran una unión.
Para conductores formados de 61 alambres
Ninguna unión en el alma. El número de alambres de cada capa que presenten uniones
no será mayor de: 6 para capas de 6 alambres, 12 para capas de 12 alambres, 6 para la
capa de 18 alambres y 3 para la capa exterior.
La distancia entre uniones de dos alambres de una misma capa no será menor a 30
metros, para todos los casos considerados, además entre uniones de alambres de dos
capas diferentes, la distancia será mayor a un metro.
3.5.- Cableado: Las capas sucesivas de un conductor presentaran sentidos de cableado
alternados entre si. Salvo indicación en contrario, el sentido de la ultima capa será a la
derecha. La relación de cableado estará comprendida entre 10 y 17 para la ultima capa y
la inmediata anterior.
- 92 -
Elementos y Equipos Eléctricos
3.6.- Acondicionamiento
3.6.1.- Largos de Fabricación: Salvo convenio previo, los conductores se entregaban en
los largos normales de producción del fabricante. Sobre estos largos se admitirá una
discrepancia de +/- 5%.
3.6.2.- Adicionalmente: se aceptara que hasta un 5% de los tramos tengan una longitud
menor de a la establecida en 3.6.1, siempre que dicho largo no resulte menor a la tercera
parte de la longitud normal de fabricación.
3.6.3.- Embalaje: El material se entregará en carretes o bobinas y se embalará de manera
que no sufra daño en el manipuleo y en el transporte.
3.6.4. Identificación del Fabricante: Se deberá identificar al fabricante o al responsable de
la comercialización del producto con uno o dos filamentos de color.
4 - REQUISITOS
4.1
CONDUCTORES
4.1.1.- Sección transversal: la sección real del conductor, determinada según 6.1.1., no
será menor del 98% de la sección transversal indicada en la tabla I.
4.1.2.- Resistencia óhmica: la resistencia óhmica del conductor medida según 6.1.2, no
será mayor valor establecido en la tabla I.
4.2.- ALAMBRES EXTRAIDOS DEL CONDUCTOR
4.2.1.- Resistividad: la resistividad de los alambres determinada según Norma IRAM 2128,
no será mayor de 32,84 n x m. a 20º C:
4.2.2.- Resistencia a la tracción: la resistencia a la tracción específica de los alambres,
determinada según Norma IRAM 2177 no será menor de 295 MPa
4.2.3.- Alargamiento de rotura: el alargamiento de rotura de los alambres, determinado
según Norma IRAM 2177, no será menor al 4%
4.2.4.- Enrollado: los alambres resistirán el enrollado sobre su mismo diámetro según
Norma IRAM 2177, sin que se produzcan roturas. La aparición de ligeras escamaduras
superficiales no serán consideradas como defecto.
- 93 -
Elementos y Equipos Eléctricos
TABLA I
Características de los conductores
Sección
Nominal
2
mm
Número de
Alambres
Diámetro del
Alambre
(mm)
Discrepancias en
el diámetro del
alambre
2
(mm )
Diámetro
exterior nominal
del conductor
2
(mm )
Sección
Transversal
2
(mm )
Masa
aproximad
a
(Km/kg.)
16
7
1,70
+/- 0,025
5,10
15,89
25
7
2,15
+/- 0,025
6,45
35
7
2,52
+/- 0,025
7
3,02
19
70
95
Carga de rotura mínima
Da N
Kgf
Resistencia
óhmica máxima a
20º C Ω/Km.
43,4
444
452,6
2,09
25,41
69,5
710
723,9
1,31
7,56
34,91
95,5
976
994,5
0,952
+/- 0,030
9,06
50,14
137,1
1401
1428
0,663
1,85
+/- 0,025
9,25
51,07
140,4
1427
1455
0,654
19
2.15
+/- 0,025
10,75
68,98
189,6
1928
1965
0,484
19
2,52
+/- 0,025
12,60
94,76
260,4
2648
2699
0,352
19
2,85
+/- 0,028
14,25
121,21
333,1
3387
3453
0,275
37
2,15
+/- 0,025
15,05
134,33
369,9
3755
3828
0,249
150
37
2,25
+/- 0,025
15,75
147,12
405.1
4111
4191
0,227
185
37
2,52
+/- 0,025
17,64
184,54
508,2
5157
5257
0,181
37
2,85
+/- 0,028
19,85
236,04
650
6596
6724
0,142
61
2,25
+/- 0,025
20,25
242,54
669,3
6778
6909
0,138
300
61
2,52
+/- 0,025
22,68
304,24
839,6
8501
8666
0,110
400
61
2,85
+/- 0,028
25,65
389,14
1074
10874
11085
0,0862
50
120
240
94
Elementos y Equipos Eléctricos
95
Elementos y Equipos Eléctricos
5 -INSPECCION Y RECEPCION
5.1.- General
5.1.1.- La extracción de las muestras y su ensayo se realizara en presencia del representante
del comprador
5.1.2.- Salvo indicación en contrario, todos los ensayos se efectuaran en el establecimiento
del productor, quien suministrará al comprador todos los medios que permitan comprobar que
el material que se suministra cumple con los requisitos de la presente Norma.
5.1.3.- Las muestras de conductor destinados a los ensayos serán extraídas del extremo final
de los rollos, carretes o bobinas, descartando el primer metro.
5.1.4.- La longitud de las muestras será la suficiente para la realización de cada uno de los
ensayos especificados en la presente Norma en los capítulos 4 y 6
5.2.- Muestreo del Conductor
5.2.1.- El número de muestras (N1) de conductor a extraer estará en relación con el tamaño
del lote a inspeccionar, según lo establece en la siguiente tabla II
Tabla II
Número de carretes o bobinas que
forman el lote
Hasta
50
Número de carretes o bobinas de
los que se extrae una muestra
5
De
51
a
150
20
De
151
a
280
32
De
281
a
500
50
De
501
a 1200
80
5.2.2.- Sobre la totalidad de las muestras de conductor extraídas se comprobaran los
requisitos establecidos en 4.1
5.3.- Muestreo sobre los alambres del Conductor
5.3.1.- El número de alambres a ensayar (N2) estará en relación con el número total de
alambres del lote. Este número se obtiene de multiplicando el número de carretes o bobinas
del lote por el número de alambres que constituyen el conductor. El número de alambres se
indica en la tabla III
Tabla III
Número de alambres del lote
Hasta
De
51
De
151
De
281
De
501
50
a 150
a 280
a 500
a 1200
Número de alambres a ensayar (N2)
5
20
32
50
80
- 96 -
Elementos y Equipos Eléctricos
De
De
1201
3201
a 3200
a 10000
125
200
5.3.2.- Los alambres a ensayar se tomarán al azar de las muestras de conductor extraídas
según 5.2.1, teniéndose cuidado de tomar un número de alambres aproximadamente igual de
cada muestra de conductor.
5.3.3.- Sobre la totalidad de las muestras de alambre extraídas (N2) se comprobarán los
requisitos establecidos en 4.2.
5.4.- Aceptación o rechazo del Lote
El lote será aceptado cuando se cumpla simultáneamente que:
a) El número de defectos para cada requisito en las N1 muestras de conductor que se
ensayan, sea menor o igual al número de aceptación N3 establecido en tabla IV.
b)
El número de defectos para cada requisito en los N2 alambres que se ensayan
sea menor o igual al número de aceptación N4, establecido en la tabla V para ese
requisito y el total de defectos sea menor o igual al número de aceptación N5
establecido en la tabla V para el conjunto de los requisitos.
Tabla IV
Para sección transversal
Tamaño de la muestra
5
20
32
50
80
125
Ac
(N3)
0
1
2
3
5
7
Para Resistencia ohmica
Ac
(N3)
0
1
2
3
5
7
Re
1
2
3
4
6
8
Re
1
2
3
4
6
8
Tabla V
Aceptación o rechazo sobre muestras de alambre extraídas de conductores
Número de
Alambres a
Ensayar
(N2)
5
20
32
50
80
Para la
Resistividad
Ac
(N4)
0
1
2
3
5
Re
1
2
3
4
6
Para la
Resistencia a
la Tracción
Para
alargamiento
de rotura
Para el
arrollamiento
Global sobre
alambres
Ac
(N4)
0
1
2
3
5
Ac
(N4)
0
1
2
3
5
Ac
(N4)
0
1
2
3
5
Ac
(N4)
1
3
5
7
10
Re
1
2
3
4
6
- 97 -
Re
1
2
3
4
6
Re
1
2
3
4
6
Re
2
4
6
8
11
Elementos y Equipos Eléctricos
125
7
8
7
8
7
8
7
8
14
15
200
10
11
10
11
10
11
10
11
21
22
Aceptación o Rechazo de Conductores con Defectos
Los carretes o bobinas del lote sometidos a ensayos, cuyos alambres presentan defectos,
serán aceptados cuando la suma de los defectos de dichos alambres, al ensayarse una
muestra del tamaño indicado en la tabla VI, sea menor o igual al número de aceptación (N7)
establecido en esa tabla
Tabla VI
Número de Alambres que
constituyen al Conductor
Número de Alambres a
ensayarse por conductor(N6)
Número de defectos
Ac (N7)
Re
Hasta 25
8
1
2
De 26 a 50
13
2
3
De 51 a 90
20
3
4
Incluye los ensayos de ese conductor en el ensayo del lote.
6.- Métodos de Ensayos
Sección Transversal del Conductor
Para determinar la sección transversal del conductor se enderezan adecuadamente las
alambres de la muestra y se extrayéndose el 30% de las alambres constitutivos del cable con
un mínimo de 3 alambres por corona.
Se miden al 0,05 mm. con un calibrador micrométrico cuatro diámetros por cada alambre, en
posiciones a 90º sobre una longitud de 20 cm.
La sección transversal (S), en milímetros cuadrados se obtiene aplicando la siguiente
formula:
Π x N x ( ΢ di )2
= 0,04909 x N x ( ΢ di )2 / n2
S=
4x(4n)
2
siendo :
N la cantidad total de alambres del conductor
n la cantidad de alambres medidos
΢ di suma de los diámetros obtenidos en la medición expresada en milímetros
- 98 -
Elementos y Equipos Eléctricos
Resistividad
La resistencia óhmica del conductor se mide con un puente tipo Thompson sobre una
longitud fr 1 metro estando la probeta a una temperatura comprendida entre los 10º y 30º C. Y
el valor determinado se lo refiere a los 20º C. Y no será mayor a 32,84 nano ohms.
R1
R4
M
I1
Ig
I4
G
R2
R3
N
I3
I2
A
Rx
Rr
R=0
B
I
It
C
D
I-I2
A
E
6.2.- Diámetro
El diámetro del alambre se determina midiéndolo con un micrómetro, según dos direcciones
perpendiculares, en tres lugares distantes, como mínimo a 300 mm. entre si; el valor promedio
de las seis medidas se considera como el diámetro de la muestra
Mediciones que se deben
realizar en tres puntos de la
muestra
6.3.-Carga de Rotura
La probeta tendrá una longitud aproximada de 300 mm. La carga se aplica en forma gradual,
con un desplazamiento comprendido entre 25 mm/ min. y 100 mm / min. El valor de la carga
de rotura del conductor se lo calcula sumando los valores de carga mínima de los alambres
- 99 -
Elementos y Equipos Eléctricos
individuales, afectados por el coeficiente 0,95 considerando para el calculo la sección
correspondiente al diámetro nominal.
6.4.-Enrollamiento
Se toma un trozo de alambre de la muestra y se lo enrolla sobre un elemento redondo cuyo
diámetro es igual al diámetro del alambre que se esta ensayando, y en el mismo no se deben
producir roturas. La aparición de pequeñas escamaduras superficiales no serán tenidas en
cuenta.
6.5.- Ejemplo del Método de Inspección y Recepción.
Se supone que se somete a inspección un lote integrado por 80 carretes de conductores,
compuestos por 61 alambres.
Se comienza determinando la cantidad n1 de bobinas de las cuales se extrae las muestras
de conductor a ensayar. De la tabla II resulta n1 = 20. Por lo tanto, se tomaran al azar 20
bobinas del lote y se extraen, de cada una muestra de conductor
A cada muestra de conductor se le determina la sección transversal y la resistencia óhmica.
Se determina la cantidad n2 de alambres a ensayar. Para ello se calcula el número total de
alambres del lote que es igual al número de bobinas por el número de alambres del conductor.
En este caso 80 x 61 = 4880. Con ese número se tiene n2 de la tabla III, que resulta igual a
200. Por lo tanto de cada una de las muestras se toman al azar 10 alambres.
A cada alambre se le determina Resistividad, resistencia a la tracción, alargamiento de rotura
y enrollamiento.
Supongamos que una muestra de conductor resulta defectuosa en lo referente a la resistencia
eléctrica y que 9 muestras de alambres resultan defectuosas en lo referente a la resistividad
no encontrándose otro defecto.
El lote resulta aceptado
Sobre muestras de conductor el número de defectos para cada requisito no es mayor
que el número de aceptación indicado en la tabla IV, que para el caso es 1
Sobre muestras de alambre, el número de defectos para cada requisito no es mayor
que el número de aceptación indicado en tabla V , que para el caso es 10 y el número total de
defectos no es mayor que el global indicado en la tabla, que para este caso es 21.
Supongamos además que las 9 muestras de alambres con defectos son de tres bobinas y que
están distribuidas así: Bobina A 1 alambre defectuoso, Bobina B 2 alambre defectuosos y
Bobina C 6 alambre defectuosos.
Se procede a aplicar la tabla VI, que para conductores de 61 alambres indica que deben
ensayarse 20, como 10 ya fueron ensayados, se ensayan otros 10 tomados al azar de las
bobinas A, B dado que la bobina C queda rechazada por presentar un número de alambres
defectuosos mayor que el número de aceptación de la TABLA VI.
Las bobinas entonces resultan:
Bobina A si los 10 nuevos alambres ensayados hasta dos inclusive o ninguno resulta
defectuoso, se aprueba. En caso contrario se rechaza
- 100 -
Elementos y Equipos Eléctricos
Bobina B si uno o ninguno de los 10 nuevos alambres ensayados resultan
defectuosos, se aprueba.
- 101 -
Elementos y Equipos Eléctricos
4.4 Conductores de Cobre Aislados con Dieléctrico Sólido
Norma IRAM 2178
Esta Norma especifica la construcción, dimensiones y requisitos de ensayos de cables de
energía aislados con dieléctricos sólidos extruidos, para tensiones nominales (U) de 1,1 a 33
Kv. inclusive. No están incluidos los cables para condiciones especiales de instalaciones y
servicios tales como cables submarinos, subfluviales, cables para minas, para barcos, para
trenes etc.
Los tipos de componentes aislantes considerados en esta norma y sus designaciones
abreviadas se indican en la tabla siguiente:
Compuesto Aislante
Designación Abreviada
Termoplásticos
Compuesto aislante a base de poli cloruro de vinilo o de copo
limero de cloruro de vinilo y de acetato de vinilo para cables con
tensiones nominales Uo/U menor 2,3/3,3 KV
PVC / A
Compuesto aislante a base de poli cloruro de vinilo o de copo
limero de cloruro de vinilo y de acetato de vinilo para cables con
tensiones nominales Uo/U mayor o igual 2,3/3,3 KV
PVC / B
Elastometricos Termoestables
Compuesto aislante a base de caucho de etileno propileno o
similar (EPM o EPDM )
EPR
Compuesto aislante a base de polietileno reticulado
XLPE
A los cables se los pueden dividir en dos categorías:
Categoría I: Comprende a todos aquellos cables que en caso de una falla entre una fase y
tierra, el cable es retirado en un tiempo no mayor de una hora. Cuando se utilizan cables
apantallados, aislados individualmente se pueden tolerar tiempos de mayor duración, pero en
ningún caso pueden ser superiores a las 8 horas
Categoría II: Comprende todas aquellas redes que no están incluidas en la categoría uno.
Temperatura máxima en el Conductor
Compuesto Aislante
Temperatura Máxima del Conductor º C
Cortocircuito duración
Sobrecarga de
Operación Normal
máxima 5 seg.
Emergencia
Poli cloruro de vinilo o
copolimero de cloruro de vinilo
y acetato de vinilo
70
160
Polietileno Reticulado
90
250
130
Caucho de etileno-propileno
(EPR)
90
250
130
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Elementos y Equipos Eléctricos
Las temperaturas indicadas en la tabla están basadas en las propiedades intrínsecas de los
materiales aislantes. Es importante tomar precauciones al adoptar estos valores para el
cálculo de las corrientes admisibles, a fin de elegir la sección de los conductores en función de
las condiciones de instalación.
4.4.1.-Requisitos de Ensayos
Temperatura Ambiente: Salvo se establezca lo contrario en los detalles para un ensayo
particular, los ensayos de tensión se efectúan a temperatura ambiente de 20º C. +/- 15º C..
Las otra pruebas se realizan a una temperatura de 20º C. +/- 5º C.
Frecuencias y Formas de Ondas de Tensiones de Ensayo a Frecuencia Industrial: La
frecuencia de las tensiones alternas estarán comprendidas entre los 49 y 61 Hz.. La forma de
onda deberá ser prácticamente senoidal, los valores indicados son valores eficaces.
Formas de Ondas de Tensiones de Ensayo de Impulso: La forma de onda será de 1,2-50
micro segundo con los siguientes limites; el tiempo del frente de onda estará comprendido
entre 1 y 5 micro segundos y el tiempo nominal a la mitad del valor de cresta entre 40 y 60
micro segundos. En otros aspectos conformará la norma IRAM 2280.
Los ensayos de rutina requeridos por esta norma son:
4.4.1.1.-Medición de la resistencia eléctrica de los conductores.
Ensayos de descargas parciales, para cables aislados en XLPE de tensión igual o
superior a 2,3 / 3,3 (3,6) KV. y para aislados con EPR de tensión igual o mayor que 5,2/ 6,6
(7,2) KV. y para cables aislados con PVC con tensiones ,2/ 6,6 (7,2) KV.
La notación 2,3 / 3,3 (3,6) significas Uo / U (Um)
Uo tensión nominal a frecuencia industrial entre el conductor y el conductor de protección a
tierra o pantalla metálica para la cual esta diseñado el cable.
U tensión nominal a frecuencia industrial entre los conductores para la cual esta diseñado el
cable.
Um Tensión máxima del equipamiento.
Resistencia Eléctrica de los Conductores
En los cables multipolares, las mediciones se efectúan sobre todos los conductores de cada
largo de cable seleccionados para los ensayos de rutina, incluyendo el conductor concéntrico
si lo hubiera.
El cable completo, o la muestra tomada, se coloca en el local de ensayo el que se mantiene a
una temperatura razonablemente constante durante un tiempo como mínimo de 12 horas, si
se dudara que la temperatura del conductor sea igual a la del local, la resistencia se mide
después de 24 horas. Alternativamente la resistencia se puede medir sobre una muestra del
conductor acondicionada durante un tiempo mínimo de una hora en un baño de aceite a
temperatura controlada.
El valor medido de la resistencia se corrige a una temperatura de 20º C. Y a un kilómetro de
longitud.
El valor de la resistencia de cada conductor a 20º C. No será mayor al indicado en la Norma
IRAM 2022/88. Para conductores concéntricos la resistencia y la sección estarán de acuerdo
a lo acordado entre comprador y fabricante, debiendo como mínimo cumplir con la Norma
IRAM 2022/88.
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Elementos y Equipos Eléctricos
Ensayo de Descargas Parciales
Este ensayo se le realiza a cables aislados con XLPE de tensión nominal igual o mayor que
2,3 / 3,3 (3,6) KV. a cables aislados en EPR de tensión nominal igual o mayor que ,52/ 6,6
(7,2) KV y para aislados en PVC con tensión 52/ 6,6 (7,2) KV.
Para cables multipolares el ensayo se realiza sobre todos los conductores aislados, aplicando
la tensión entre cada conductor y la pantalla metálica.
El objeto es determinar la amplitud de las descargas parciales, a la tensión especificada en la
siguiente tabla expresadas en kilovolt:
Tensiones Nominales
Uo / U
2,3 / 3,3
3,8 / 6,6
5,2 / 6,6
7,6 / 13,2
15,5/ 13,2
19 / 33
Tensión de verificación para
2,4 Uo
5,5
9,1
12,5
18,2
25,2
45,6
Tensión de medición para 2
Uo
4,6
7,6
10,4
15,2
21,00
38,00
A través de una fuente de A.T. con potencia suficiente en Kva. Adecuada a la longitud del
cable, se aplica una tensión entre el conductor y la pantalla subiéndola desde un valor de
tensión nominal hasta 2,4 Uo y manteniéndola durante un tiempo de un minuto, pasado ese
tiempo se la reduce a un valor de 2 Uo y se miden la amplitud de las descargas, debiendo ser
menor o igual a los 20 pico Culombios para el PVC. Y de 5 pico Culombios para el XLPE y
EPR.
La cantidad de electricidad Q que es suministrada por la descarga es igual al producto de la
amplitud de la tensión o del impulso U en volts por la capacitancia de acoplamiento C del
aparato de medición, que es conectado a uno de los extremos del cable, que se compone de
un equipo capas de medir descargas parciales.
4.4.1.2.-Ensayos de tensión.
Los ensayos de rutina se efectúan normalmente sobre todo el largo del conductor de
expedición, pero el número de los largos pueden ser reducidos si así se acuerda por
convenio, haciendo referencia a resultados del control de calidad.
Para cables unipolares
Este ensayo se realiza a temperatura ambiente, utilizando tensión alterna de frecuencia
industrial de (49 a 61) Hz. O tensión continua a elección del fabricante.
Para cables unipolares con pantalla metálica, la tensión se aplica entre el conductor y la
pantalla durante cinco minutos.
Para cables unipolares sin pantalla metálica, deben ser sumergidos en agua durante una
hora a temperatura ambiente, y la tensión se aplica entre el conductor y el agua durante cinco
minutos.
Para cables multipolares
Para cables multipolares con pantallas individuales, en cada conductor la tensión se aplica
durante cinco minutos entre cada conductor y la pantalla o revestimiento metálico.
Para cables multipolares sin pantalla individuas, la tensión se aplica durante cinco minutos
sucesivamente entre cada conductor aislado y todos los otros conductores unidos entre si y el
revestimiento metálico si hubiera.
La tensión de ensayo a frecuencia industrial deberá ser 2,5 Uo + 2 Kv. para cables de tensión
nominal menor o igual que 3,8 / 6,6 ( 7,2 ) y de 2,5 para cables de tensión nominal mayor
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Elementos y Equipos Eléctricos
Cuando se aplica tensión continua será 2,4 veces mayor que el valor de tensión a frecuencia
industrial.
En todos los casos la tensión de ensayo será aumentada en forma gradual.
Para que los conductores superen el ensayo no se deberá producir perforación dieléctrica en
la aislamiento
4.4.2.- Ensayo de Muestreo.
Los ensayos de muestreo establecidos por esta norma son los siguientes:
Examen del conductor.
a) Verificación de las dimensiones.
b) Ensayo Eléctrico.
c) Alargamiento en caliente.
d) Resistencia al pelado.
e) Estado de reticulación de las capas semiconductoras.
f) Tangente Delta en función de la tensión.
g) Resistencia de aislamiento a temperatura ambiente.
h) Tracción y alargamiento antes y depuse del envejecimiento del aislamiento.
i) Tracción y alargamiento antes y depuse del envejecimiento de la envoltura.
j) Ensayo de presión a altas temperaturas.
k) Choque térmico.
l) Resistencia al ozono.
m) Cavidades y contaminaciones.
4.4.3.- Examen del conductor y Verificación de las dimensiones
Si el comprador lo solicita, el examen del conductor, la medición del espesor de la aislamiento
y la envoltura y la medición del diámetro exterior serán efectuados sobre un largo del cable del
mismo tipo y sección de cada serie de fabricación, se entiende por tal al conjunto de largos de
cables obtenidos con la misma porción de compuesto y en las mismas condiciones de
fabricación, pero se limitará a no mas del 10 % del número de largos estipulados en el
contrato.
De cada longitud de cable seleccionado para el ensayo, se debe extraer un tramo de un
extremo, después de haber desechado cualquier parte dañada.
Para cables que tienen mas de tres conductores de igual sección, el número de conductores
sobre los cuales se realiza la medición se limita a un 10 % de los conductores con un mínimo
de tres.
La longitud de la muestra será la necesaria para realizar los ensayos correspondientes.
De las muestras así obtenidas se someterán a ensayo el 10 % de los alambres que forman
cada conductor con un mínimo de tres alambres.
Si mas del 10 % de los alambres ensayados no satisfacen los requisitos especificados, se
tomaran dos nuevas muestras, si algunas de ellas mas el 10 % de los alambres ensayados no
cumple con los requisitos, se considera que el cable no cumple.
Espesor de la Aislación y Envoltura no Metálica
De cada longitud de cable seleccionado para el ensayo, se debe extraer un tramo de un
extremo, después de haber desechado cualquier parte dañada.
Para cables que tienen mas de tres conductores de igual sección, el número de conductores
sobre los cuales se realiza la medición se limita a un 10 % de los conductores con un mínimo
de tres.
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Elementos y Equipos Eléctricos
Si el espesor promedio medido o el valor mínimo medido no satisface los requisitos, se miden
dos nuevas nuestras. Si ambas muestras suplementarias responden a los requisitos, el cable
se considera satisfactorio, pero si una de ellas no cumple, se considera que el cable no
cumple con los requisitos.
Aislación
Para cada tramo de conductor, el promedio de los valores medidos redondeados hasta 0,1
mm. no será menor que el espesor nominal especificado y el valor mínimo no será menor
que el valor nominal en mas de 0,1 mm + 10 % del valor especificado o sea:
Tm. mayor o igual a 0,9 tn – 0,1 en mm.
Tm. Espesor mínimo en mm.
tn espesor nominal en mm.
La medición se realiza con un microscopio que permita apreciar lecturas con exactitudes de
0,01 mm. , para aislaciones cuyo espesor sea inferior a 0,5 mm. el instrumento debe poder
determinar medidas con exactitud hasta 0,001 mm.
Para la obtención de las muestras de aislación a medir, se la debe separar de las eventuales
protecciones, y se le quita el conductor procurando no dañar la aislación. No hay que eliminar
capas semiconductoras internas o externas que estén adheridas a la aislación.
Cada probeta está constituida por una lámina circular delgada de la aislación que se obtiene
de cortar con un elemento filoso del conductor siguiendo un plano perpendicular a su eje.
Si la aislación está marcada dando lugar a una reducción local del espesor la probeta debe
incluir ese sector. La probeta debe situarse sobre la platina del microscopio siendo el plano de
corte normal al eje óptico.
Si el perfil de la probeta es circular se realizan seis mediciones radiales repartidas igualmente
sobre la circunferencia
Si el perfil del conductor es sectorial las mediciones se efectúan tratando de tomar algunas
de ellas donde cambia de dirección
Si la aislación está tomada de un conductor cableado, las mediciones se toman en las partes
que la aislación es, mas delgada, entre las crestas provocadas por los alambres.
Si el perfil exterior es irregular las mediciones se toman en los sectores donde la aislación es
mas delgada.
Para cables flexibles planos las mediciones se efectúan en las partes externas de las
aislaciones y en la junta de los dos conductores.
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Elementos y Equipos Eléctricos
Envoltura
Después de haber retirado todos los materiales, si hubiera dentro y fuera de la envoltura, se
prepara cada muestra cortándose con un elemento filoso una lámina delgada siguiendo un
plano perpendicular al eje del conductor. Si la envoltura tiene estampada una marca que
disminuya su espesor, la muestra debe contener por lo menos una de esa zona. La probeta
debe situarse sobre la platina del microscopio siendo el plano de corte normal al eje óptico
Para envolturas aplicadas sobre superficies cilíndricas lisas ( revestimiento interno, envoltura
metálica, o la aislación de un cable unipolar), el promedio de los valores medidos,
redondeados hasta 0,1 mm. no será menor que el espesor nominal especificado, y el valor
mínimo leído no será menor que el espesor nominal especificado en mas de 0,1 mm. + 15 %
del valor nominal especificado
Tm. mayor o igual a 0,85 tn – 0,1 en mm.
Tm. Espesor mínimo en mm.
tn espesor nominal en mm
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Elementos y Equipos Eléctricos
Para envolturas aplicadas sobre superficie cilíndricas irregular ( envoltura penetrante, sobre
cable multipolar no armado sin revestimiento interno, una envoltura aplicada directamente
sobre la armadura o la pantalla metálico o conductor concéntrico), el valor mínimo medido no
será menor que el espesor nominal especificado en mas de 0,2 + 20 % del espesor nominal
especificado.
Tm. mayor o igual a 0,8 tn – 0,2 en mm.
Las mediciones se realizan en el sector donde la envoltura es mas fina, se realizan seis
mediciones radiales en envolturas circulares, cuando las envolturas no son circulares las
mediciones se toman en los cambios de sección o en los lugares que es mas fina.
espesor
espesor
4.4.4.- Medición de Alambres y Flejes de la Armadura
Medición de Alambres
El diámetro de los alambres redondos se mide por medio de un micrómetro que tenga dos
superficies planas y una precisión de +/- 0,01. Para los alambres redondos las mediciones se
harán en ángulos rectos sobre el mismo diámetro y el promedio de los dos valores se toma
como diámetro del alambre.
D = D 1+ D 2
D1
D2
Medición sobre los flejes
Para los flejes de hasta 40 mm de ancho, el espesor será medido en el centro del ancho. Para
los flejes mas anchos, las mediciones se realizan a 20 mm. de cada borde y el promedio de
los resultados será tomado como el espesor. La medición se efectúa con un micrómetro que
tenga superficie plana y una precisión de +/- 0,01 mm.
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Elementos y Equipos Eléctricos
Las medidas de los alambres y flejes no serán memores a las descriptas en la siguiente tabla:
Diámetros ficticios, bajo Armaduras
Tipo
Alambres
Trenza
Materiales y Constricción
Una capa de alambres de
acero cincado aplicada
helicoidalmente,
con
eventual fleje de acero
antidesenrollante de por lo
menos
0,3
mm.
de
espesor
Alambres
de
acero
cincado
dos cintas de acero
enrolladas helicoidalmente
dos cintas de aluminio
enrolladas helicoidalmente
Mayor de 30 mm.
Mayor de 70
y Menor o igual a
mm.
70 mm.
Diámetro o espesor en mm.
Hasta 30 mm.
0,6
0,8
------
0,3
0,4
------
2 x 0,2
2 x 0,5
2 x 0,8
2 x 0,5
2 x 0,5
2 x 0,8
Flejes
4.4.5.- Ensayo de alargamiento en caliente aislación EPR y XLPE:
Se toma una muestra de aislación a ensayar de tamaño suficiente para que pueden extraerse
como mínimo cinco probetas para los ensayos de tracción.
Las probetas se preparan a partir de muestra cortadas para separarlas del conductor,
separando capas semiconductoras si las hubiera sin utilizar solventes. La probeta se corta en
forma de Halterio.
12,5
25
R8
20
12,5
R 125
75
Si el diámetro del conductor es demasiado pequeño se realiza una probeta de menor
dimensión.
Las piezas de aislación deben cortarse o moldearse de manera de obtener superficies
paralelas entre las marcas de referencias ( 20 mm.). Después de cortarlas o moldearlas el
espesor de las probetas no debe ser menor de 0,8 mm. ni mayor de 2 mm. La sección de la
- 109 -
Elementos y Equipos Eléctricos
probeta se calcula a partir del ancho y del espesor mas pequeño de tres mediciones en la
parte comprendida entre las marcas de referencia. Si existe duda con el ancho se miden los
tres mismos puntos donde se midió el espesor. Las mediciones se realizan con un
micrómetro.
Se marca mediante dos trazos una longitud central de 20 mm. tal como se indica en la figura.
Las probetas se suspenden sobre una estufa y se colocan pesas suspendidas de la mordaza
inferior de manera de ejercer una fuerza de tracción.
Des pues de quince minutos en la estufa a la temperatura especificada en la tabla para cada
tipo de materia, se mide la distancia entre las marcas y se calcula el porcentaje del
alargamiento. Si la estufa no tiene ventana y es preciso abrir la puerta, desde que se abrió se
debe realizar la medición antes de los treinta segundos.
Se suprime seguidamente en menos de treinta segundos, la fuerza de tracción ejercida sobre
las probetas cortando al ras la mordaza y se la deja reposar durante cinco minutos a la
temperatura especificada.
Se retiran seguidamente de la estufa y se las enfría lentamente hasta la temperatura
ambiente, midiéndose nuevamente la distancia entre las marcas.
Para cumplir con el ensayo, la media del alargamiento después de quince minutos a
temperatura especificada con las pesas colocadas no será mayor al valor prescripto.
La media de la distancia entre las marcas después de retirar las probetas de la estufa y
dejarlas enfriar no habrá aumentado mas del valor especificado.
EPR
XLPE
Temperatura del aire +/- 3º
ºC
250
200
Tiempo de carga mínimo
Minutos
15
15
Esfuerzo Mecánico
N/cn2
20
20
Alargamiento máximo bajo Cargo
Porcentual
175
175
Alargamiento después del enfriamiento
Porcentual
15
15
4.4.6.- Ensayo de doblado:
Este ensayo esta prescripto para conductores aislados de sección circular con un diámetro
exterior menor o igual a 12,5 mm. y para conductores aislados sectoriales cuando no es
posible preparar probetas de tipo halterio. Si no se especifica a que conductores realizar el
ensayo se los realiza a los de mayor diámetro.
Cada conductor aislado para el ensayo se extraen dos muestras de longitud apropiada.
La muestra se enrola en un cilindro o mandril, a temperatura ambiente como mínimo una
vuelta completa. Después se desenrolla y se repite la operación, pero el doblado se realiza
en la dirección inversa, girando la muestra 180 grados alrededor de su eje.
Este ciclo de operaciones debe repetirse tres veces.
El diámetro del cilindro o mandril será:
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Elementos y Equipos Eléctricos
 Para cables unipolares 20 ( d + D ) +/- 5 %
 Para cables multipolares 15 ( d + D ) +/- 5 %
Siendo:
D el diámetro real de la muestra de cable en milímetros
d el diámetro real del conductor en milímetros
si el conductor no es circular se toma
d igual a 1,3 la raíz cuadrada de la sección nominal en milímetros
Una vez finalizado este ensayo, a la muestra se la somete al ensayo de descargas parciales
debiendo conformar los requisitos exigidos para ese ensayo.
4.4.7.- Ensayo de Resistencia al Pelado de la Capa de Homogeneización Externa
Este ensayo se realiza sobre conductores con aislantes EPR y XLPE.
La capa semiconductora externa deberá tener una resistencia mínima al pelado de 1,5 daN y
una resistencia máxima al pelado de 7 daN. El pelado de la capa no dejará partículas
semiconductoras adheridas a la aislación que no puedan ser removidas fácilmente.
El ensayo se efectúa tomando de cada lote una nuestra de conductor aislado con la capa de
homogeneización externa adherida de aproximadamente unos cuarenta centímetros de
longitud. A lo largo de la muestra se efectúan dos cortes paralelos separados por una
distancia de 10 mm. teniendo precaución de que los mismos atraviesen totalmente la capa.
De la tira así formada se pelan los dos extremos en una longitud de cincuenta milímetros y se
doblan a noventa grados con respecto al eje del cable.
La muestra así preparada se la coloca en un dispositivo que permita ejercer una fuerza de
valor conocido que se incrementa hasta lograr una velocidad de separación aproximada de 13
m/s, se ensayan en forma sucesiva los dos extremos de la muestra.
La operación se repite sobre otra tira cortada a 180 grados de la anterior y se r4egistran los
valores mínimos y máximos de la fuerza de pelado observados en la totalidad del ensayo.
Se verifica que el pelado no deje residuos semiconductores que no puedan ser removidos
fácilmente.
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