Infocables Número 15 Octubre 2010 Bogotá - Colombia Infocables es una publicación trimestral de Productora de Cables Procables S.A. C.I. Cable cubierto para sistemas de distribución de red aérea Usos correctos de cables flexibles Infocables Editorial Con nuevos productos y mayor capacidad de producción Procables responde a las cambiantes necesidades del mercado Atendiendo las exigencias del RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas), en esta edición de InfoCables deseamos orientar a nuestros lectores sobre el uso y aplicación de los cables aéreos cubiertos, las ventajas de reducción de costos en el mantenimiento de las redes aéreas y la disponibilidad de inventarios en algunos calibres. Para ello y con el propósito de brindar una información completa y detallada sobre el tema, hemos invitado como articulista al Ing. Electricista Darío Muñoz, uno de los profesionales más representativos por su amplia experiencia y conocimiento de los asuntos eléctricos del País y en particular del tema de los conductores. Procables S.A. C.I. Calle 20 No. 68B - 71 Bogotá, D.C. - Colombia Bogotá D.C. (+571) 404 2666 (+57) 321 490 55 66 Arauca y Casanare (+57) 310 315 5699 Boyacá (+57) 321 490 5566 Huila y Meta (+57) 310 315 5718 Costa Atlántica (+575) 361 9000 (+57) 310 315 6423 (+57) 321 490 5565 Costa Pacífica (572) 485 3792 (+57) 310 315 5712 Eje Cafetero (+576) 315 5237 (+57) 310 315 5701 Santanderes (+577) 639 5406 (+57) 310 315 5702 Antioquia (+574) 262 9725 (+57) 310 315 6420 (+57) 313 870 1677 Licitaciones (+571) 404 2666 opción 3 Exportaciones (+571) 404 2666 opción 4 Servicio al Cliente (+571) 404 2666 opción 5 En los últimos años, los cables cubiertos en sistemas de distribución de red aérea, también denominados “protegidos” o “ecológicos”, han tenido gran acogida por las ventajas que ofrecen desde el punto de vista de calidad y de costos. Brasil fue el primero en latinoamérica en el desarrollo e implementación de este producto y su satisfactoria experiencia ha sido adoptada por otros países como Colombia. Estos conductores protegen el medio ambiente, pues a diferencia de otros que exigen la tala indiscriminada de árboles a la hora de instalar redes eléctricas, pueden tenderse y funcionar correctamente entre los árboles sin necesidad de atentar contra la naturaleza, razón por la cual se consideran ecológicos. Procables, con el fin de responder, como siempre lo ha hecho, a estas cambiantes necesidades del mercado, recientemente adquirió e hizo el montaje de nueva maquinaria y modernos equipos para la fabricación de cables aéreos cubiertos, entre muchos otros productos, que hoy están a disposición de los segmentos que atiende. Como siempre, esperamos que esta edición resulte de especial interés y utilidad para nuestros lectores. Nota: Si usted desea recibir esta publicación o si tiene alguna pregunta sobre los temas aquí tratados, por favor, escríbanos al correo electrónico: [email protected] Contenido 3 © 2010 Procables S.A. C.I. Las opiniones expresadas por los entrevistados no son responsabilidad de Procables. 2 - Infocables 7 Cable cubierto en sistemas de distribución de red aérea Usos correctos de cables flexibles Cable cubierto en sistemas de distribución de red aérea Por: Darío de Jesús Muñoz Rave. Ingeniero electricista - Empresas Públicas de Medellín Actualmente el medio ambiente, la seguridad, la calidad y confiabilidad del servicio de energía eléctrica, exigen tener materiales, equipos y sistemas que cumplan a cabalidad toda la serie de regulaciones y normas dictadas por los diferentes entes que los rigen. E n las redes aéreas de distribución de energía algunos de los materiales de la infraestructura más visibles y obligados a prestar un buen servicio son los conductores y cables que se apoyan en los postes y crucetas. Las redes pasan por zonas arborizadas, de altos vientos, lluvias fuertes, regiones montañosas y boscosas, donde los cables están sujetos a un toque temporal de hojas y ramas. Para ello el cable cubierto es una de las grandes soluciones ya que permite los contactos accidentales sin salida del servicio de energía. Evolución El cable cubierto fue introducido en Estados Unidos por el ingeniero Bill Hendrix hace más de 60 años ante una necesidad de solucionar los problemas de los circuitos aéreos cuando las ramas y hojas tocaban los conductores desnudos, suspendiendo el servicio de energía. De igual manera, Francia lo introdujo en la década de los cincuenta. Países como Finlandia, Suecia, Noruega, Inglaterra y Japón lo han desarrollado y lo han venido usando hace más de 40 años. Inicialmente el diseño fue un cable con una sola cubierta. Posteriormente fue evolucionando de acuerdo con el conocimiento de fabricantes y empresas de energía. Su aplicación también ha evolucionado en muchas partes del mundo: inicialmente se empleó para zonas arborizadas, luego para otras con vientos fuertes o permanentes donde en el sistema desnudo los conductores se tocaban entre sí causando fallas y salidas del servicio. Posteriormente empezó a utilizarse en lugares de gran contaminación. En Colombia y de acuerdo con las experiencias en Empresas Públicas de Medellín, se ha extendido su uso en barrios y lugares donde las exigencias de distancias de seguridad* del RETIE y la ANSI/IEEE C2 NESC con el sistema tradicional de conductores desnudos no se pueden cumplir. ¿Qué es un cable cubierto? Un cable cubierto también conocido como ecológico o protegido es aquel cuyo dieléctrico no tiene resistencia de aislamiento adecuada para la tensión del circuito. El cable cubierto está diseñado para niveles de tensión desde 5 kV hasta 69 kV. La norma ANSI/NFPA 7O NEC establece la siguiente definición: Cable cubierto: es un conductor metálico cubierto o con chaqueta, de un espesor no reconocido por este código como aislamiento eléctrico. Los conductores cubiertos deben ser considerados como conductores desnudos para todos los requisitos de distancias de seguridad*, excepto que las distancias entre cables del mismo o diferente circuito, incluyendo los conductores aterrizados, puedan ser reducidas para sistemas abiertos. Esto siempre y *El RETIE, en la nota 11 del artículo 13 Distancias de seguridad, establece la distancia mínima a edificaciones del sistema de cable compacto: “Donde el espacio disponible no permita cumplir las distancias horizontales de la Tabla 16, la separación se puede reducir en 0,6 m siempre que los conductores, empalmes y herrajes tengan una cubierta que proporcione suficiente rigidez dieléctrica para limitar la probabilidad de falla a tierra en caso de contacto momentáneo con una estructura o edificio. Adicionalmente debe tener una configuración compacta con espaciadores y una señalización que indique que es cable no aislado”. Infocables - 3 Ventajas. Cable aislado Costos cuando la compañía dueña, lo opere y le haga mantenimiento. Espaciadores intermedios pueden ser colocados para mantener los requisitos de distancias entre conductores. Cable cubierto Cable desnudo • En avenidas la instalación del cable cubierto en redes compactas con espaciadores es más ambiental y amigable que su contraparte, la red desnuda. • En zonas selváticas y montañosas de Colombia, este tipo de instalación protege la vida salvaje y vegetal (menos ciclos de poda), lo cual no ocurre con el sistema desnudo. • Evita incendios en zonas de resguardo ambiental, de cultivo agrícola y bosques de especies nativas, los cuales son ocasionados por el toque de una rama, hoja o especie salvaje con conductores desnudos expuestos a gran intensidad de rayos solares, cuyas temperaturas van desde 40 °C hasta 100 °C, además de la corriente que transportan. • En Australia, donde se está expandiendo el sistema de cable cubierto, han desarrollado el siguiente gráfico sobre la confiabilidad esquemática de los diferentes sistemas de distribución. Confiabilidad ¿Qué es un sistema de red compacta? Es una construcción de redes que consiste en el ensamble de cables cubiertos separados entre sí por medio de espaciadores aislantes y soportados por un cable mensajero. Para subestaciones rurales, el sistema de red compacta es el ideal para salir con los circuitos sin necesidad de cable subterráneo y/o postes congestionados con redes desnudas. Igualmente, en lugares donde el sistema subterráneo no aplica por costos o porque la instalación en el terreno no es posible para construir canalizaciones, es más adecuado utilizar el sistema de red aérea compacta. Capacidades de corriente según el NEC - 310-21: Capacidad de transporte de corriente para conductores y cables cubiertos al aire libre, temperatura ambiente 40 °C, temperatura total del conductor de 80 °C y una velocidad del viento de 0,61 m/s. Conductores de cobre Desnudo Conductores de aluminio AAC Cubierto AWG ó kcmil Amperios AWG ó kcmil 8 6 4 2 1/0 2/0 3/0 4/0 250 300 500 750 1000 ------------------------------------ 98 124 155 209 282 329 382 444 494 556 773 1000 1193 ------------------------------------ 8 6 4 2 1/0 2/0 3/0 4/0 250 300 500 750 1000 ------------------------------------ 4 - Infocables Desnudo Amperios 103 130 163 219 297 344 401 466 519 584 812 1050 1253 ------------------------------------ AWG ó kcmil 8 6 4 2 1/0 2/0 3/0 4/0 266.8 336.4 397.5 477.0 556.5 636.0 795.0 954.0 1033.5 1272 1590 2000 Cubierto Amperios AWG ó kcmil 76 96 121 163 220 255 297 346 403 468 522 588 650 709 819 920 968 1103 1267 1454 8 6 4 2 1/0 2/0 3/0 4/0 266.8 336.4 397.5 477.0 556.5 636.0 795.0 -----1033.5 1272 1590 2000 Amperios 80 101 127 171 231 268 312 364 423 492 548 617 682 744 860 -----1017 1201 1381 1527 En varias empresas de energía del Brasil, su uso se está intensificando, ya que con algunas de las ventajas mencionadas anteriormente han determinado implementarlo a todo su sistema, por la confiabilidad, costos y calidad del servicio. Perno espaciador. Cable mensajero. Espaciador aislante. En países como Japón casi todas las redes aéreas cuentan con cable cubierto para prevenir accidentes y garantizar la seguridad pública. En Suecia, Finlandia, Noruega, Italia y China se está masificando su uso, lo cual demuestra su gran confiabilidad. El sistema de red con espaciadores permite tener una mejor regulación, tal como Hendrix lo ha calculado en el siguiente cuadro. Comparación caída de tensión 90.00 Este tipo de cable está reglamentado en Brasil con la norma NBR 11873. Los espesores de la cubierta según la norma son: Tensión Calibre mm2 13,8 kV 25 kV 34,5 kV 35-300 35-300 70-300 Espesor de cubierta mm 3.00 4.00 7.60 • Cable de tres capas: cuenta con una capa semiconductora sobre el conductor, otra interna con características dieléctricas y una externa resistente a los rayos UV, al tracking*, al agrietamiento, la erosión, la abrasión y es resistente a la descarga eléctrica. Este es un cable con mejores características que el anterior; tiene menores corrientes de fuga, permite el contacto con ramas por más tiempo y es apto para ser colocado con espaciadores. Los tres compuestos pueden ser de polietileno termoplástico o reticulado XLPE. En la actualidad, el ICONTEC está desarrollando el anteproyecto de norma sobre cable cubierto. Los espesores de los componentes del cable son los siguientes: 80.00 Caída de tensión / 1000 Los cables cubiertos tienen diferentes diseños de acuerdo con el uso y razones de su instalación. El conductor puede ser de aluminio AAC, aleación de aluminio 6201 AAAC, ACSR o cobre. Los calibres más comunes hasta ahora van desde 4 AWG hasta 795 kcmil en el mundo. • Cable de dos capas: consiste en una capa semiconductora sobre el conductor y después una cubierta resistente al tracking*, a la erosión, al agrietamiento, a los rayos solares y al roce o abrasión con ramas y hojas. Amarre grapa. Cables cubiertos. Diseños de cable cubierto 70.00 60.00 336 kcmil 15 kV Cable desnudo sobre crucetas 50.00 40.00 336 kcmil 15 kV Cable cubierto 30.00 20.00 10.00 Conductores de aluminio, 90% PF Espesor Espesor del de la capa compuesto externa dieléctrico Voltaje entre fases Calibre del conductor Prueba de tensión ac kV 800115000 4 AWG800 kcmil 1,91 1,91 18 1500125000 2 AWG800 kcmil 3,18 3,18 30 2500135001 1/0 AWG800 kcmil 4,45 3,18 42 35001460000 1/0 AWG800 kcmil 5,7 4,45 50 0.00 0 100 200 300 Amperios 400 500 *tracking: formación de un camino conductor carbonizado sobre la superficie de la cubierta del cable. Infocables - 5 Cables cubiertos (protegidos) de media tensión 15 kV, 90 °C Conductor ACSR Calibre Nombre clave AWG ó kcmil 2 1/0 2/0 3/0 4/0 266,8 Sparrow Raven Quail Pigeon Penguin Waswing Capa 1 Capa 2 Capa 3 XLPE dieléctrico XLPE resistente al tracking Diámetro Semiconductor Espesor Espesor Espesor Nominal mm2 mm mm mm mm kg/km 33,6 53,5 67,4 85,0 107,2 135,1 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 1,91 16,6 18,6 19,8 21,2 22,7 23,8 16,6 18,6 19,8 21,2 22,7 23,8 Área Masa total aproximada Capa semiconductora Bibliografía Esta capa ordena el campo eléctrico y evita que partículas del metal del conductor penetren en la capa adyacente; además da una mejor rigidez dieléctrica a todo el conjunto del cable y permite que la cubierta exterior tenga los compuestos, aditivos y rellenos para resistir los rayos UV, tracking, erosión y abrasión. 1. IEEE Electrical Characterization of Vegetation Contacts with Distribution Conductors - Investigation of Progressive Fault Behavior. A continuación se presenta el comportamiento del campo eléctrico en los diferentes diseños de cables cubiertos, con y sin pantalla semiconductora del conductor. El esfuerzo de tensión eléctrica es inversamente proporcional al radio del conductor. El esfuerzo de tensión eléctrica es bajo por tener un efectivo radio conductor. 2. IEEE A Wildfire Model for the Estimation of the Temperature Rise of an Overhead Line Conductor. 3. ANSI/ICEA S-70-547 Weather Resistant Polyethylene Covered Conductors. 4. EB-2173 Cabos aereos cobertos com uso en XLPE para regioes arborizadas con tensoes de 15KV E 25KV. 5. Covered Conductor Systems for Distribution, Author: J B Wareing, Australian Strategic Technology Programme Members. December 2005. 6. Cired design of MV and HV covered conductor overhead lines, Leskinen Tapio Ensto Utility Networks – Finland, Barcelona, 12-15 May 2003. 7. IEEE Development and Installation of a 69kV Aerial Cable System, M. Kuhlenengel Transmission Design Engineer Omaha Public Power District, C. Landinger, Sr. Member IEEE S. Bello, G. Grenier K. Psilopoulos Hendrix Wire & Cable. 8. IEEE Safety considerations of aerial systems using insulated and covered wire and cable, C. C. Landinger, PE (SM), J. W. McAuliffe, PE (M), Hendrix Wire & Cable P. O. Box 326, Milford, NH 03055-0326, A. L. Clapp, PE (SM) J. B. Dagenhart, PE (SM) Clapp Research Associates, P.C. 6112 Saint Giles Street Raleigh, NC 27612, W. A. Thue, PE (LS) 625 North River Dr. #205 Stuart, FL 34994. Cable sin pantalla semiconductora Cable con pantalla semiconductora 9. A classification method of power lines to prevent forest fires caused by bird electrocution, TINTÓ Albert, REAL Joan & MAÑOSA Santi. 10. Underground Power Cable, Distribution Cable, Overhead Transmission Line, Industrial Cable and Their Accessories, Furukawa Electric, VISCAS, Inoue Manufacturing, Asahi Electric Works, Furukawa Electric Industrial Cable. 6 - Infocables Usos correctos de cables flexibles Si usted va a instalar en bandejas portacables... Utilice cables Procables de Fuerza 600 V y 90 °C en sus instalaciones en bandeja. El Código Eléctrico Colombiano NTC 2050 no recomienda el uso de cables flexibles para instalación en bandejas portacables. Procables, consciente de las necesidades de los usuarios de conductores eléctricos pone a disposición del mercado colombiano inventario permanente de cables de Fuerza en 3 y 4 conductores desde el calibre 18 AWG hasta el 4 AWG, para uso en la industria y certificados para bandejas portacables, con tensión máxima de 600 V y temperatura de operación máxima a 90 °C. En el mercado se han utilizado los conductores flexibles pero estos cables amparados por la norma NTC 5521, son permitidos sólo para utilizar en equipos electrodomésticos, en instalaciones y conexiones portátiles. Para este tipo de aplicaciones, Procables continuará ofreciendo los cables flexibles (cableado clase K) certificados para 600 V 75 °C. Adicionalmente, el Código Eléctrico Colombiano (NTC 2050), restringe el uso de cables flexibles a los siguientes: conexión de bombillas o artefactos portátiles, conexión de equipos fijos para facilitar sus cambios frecuentes, artefactos cuyos medios de sujeción y conexiones mecánicas estén diseñados específicamente para permitir el desmonte para su mantenimiento y reparación y el artefacto esté destinado o identificado para conexión con cordón flexible; conexión de partes móviles y alambrados temporales. La utilización de cables tipo encauchetados no es permitida en instalaciones industriales fijas, para uso rudo o servicio pesado ya que no están contempladas en la NTC 5521 y no son permitidas por la NTC 2050. Infocables - 7 ¡Nuestro compromiso ambiental también puede ser el suyo! ¿Cómo cuidar el Medio Ambiente desde nuestras casas? 1. Modifica actitudes y prácticas personales que contribuyan a la sostenibilidad ambiental: • Utiliza una estufa de gas en lugar de una eléctrica. • Verifica que en tu casa no se estén presentando fugas ni goteos de agua. • Compra productos a granel y en grandes cantidades. De esta manera evitarás empaques innecesarios. • Utiliza una botella o termo para llevar tus bebidas en lugar de comprar refrescos embotellados. • Cambia tus compras de productos desechables a productos reutilizables. • Si te vas de viaje, procura dejar el refrigerador vacío, desconectado y limpio, con la puerta abierta para que no se formen hongos y bacterias. • Lava y reutiliza las bolsas plásticas. • Evita comprar "ambientadores". Lo mejor es ventilar las habitaciones y poner plantas con flores naturales aromáticas. 2. Difunde y trasmite estas actitudes con familiares, amigos y allegados. 3. Practica diariamente actividades que mejoren la calidad del ambiente. Visite nuestra página web y obtenga información detallada sobre nuestros productos www.procables.com.co www.procables.com.co
