CO ND UC TO RE S ELÉ CT RIC OS
INDICE
1. INTRODUCCION......... INTRODUCCION.................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................... .............2 2 2. DEFINICION DE CONDUCTORES........... CONDUCTORES..................... ..................... ....................................... ............................ 2 3. TIPOS DE CONDUCTORES CONDUCTORES DE COBRE................. COBRE........................... ...................................3 .........................3 4. PARTES ARTES QUE COMPONEN LOS CONDUCTORES CONDUCTORES ELÉCTRICOS................. ELÉCTRICOS........... ......4 4 5. LOS CABLES............... CABLES.......................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................................. ...................... 8 6. CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS CABLES ELÉCTRICOS AISLADOS......................9 7. CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES CONDUCTORES ELÉCTRICOS ELÉCTRICOS DE ACUERDO ACUERDO A SUS CONDICIONES CONDICIONES DE EMPLEO............ EMPLEO...................... ..................... ..................... ................................ ...................... 12 8. COLORES NORMALIZADOS........ NORMALIZADOS.................. ..................... ..................... ..................... ...........................13 ................13 9. DESINACIÓN DESINACIÓN NORMALIZADA NORMALIZADA DE LOS CONDUCTORES!......................14 CONDUCTORES!......................14 1".
DIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES CONDUCTORES ELÉCTRICOS!...................17
11.
CAPACID CAPACIDAD AD DE TRANSPOR TRANSPORTE TE DE LOS CONDUCTORES.....................18 CONDUCTORES.....................18
12.
CONCLUSIONES.... CONCLUSIONES............... ...................... ..................... ..................................................... ........................................... 22
13.
BIBLIORAFIA... BIBLIORAFIA.............. ..................... ..................... ..................... ............................................... ..................................... 22
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CONDUCTORES ELECTRICOS
1. INTRODUCCION Los conductores eléctricos forman parte de la seguridad, y la eficacia de una instalación eléctrica la determina, en gran medida, la cantidad y el acierto en la elección de sus componentes. Esta elección, en función de estos criterios de eficacia y seguridad, dependerá de varios factores, entre ellos es importante destacar, aquellos que se refieren a los tipos de instalaciones y a la protección de las envolventes de los equipos eléctricos. Considerando
también
que
cada
instalación
eléctrica
tiene
características particulares y por lo tanto deber considerarse las especificaciones requeridas. Además de la eficacia, toda instalación eléctrica debe ser segura, tanto para las personas que la utilian como para los equipos que alimentan. La protección a las personas se materialiará evitando, mediante materiales aislantes como tubos, ca!as envolventes, etc., todos los posibles contactos directos con las partes con tensión. Las envolventes de los equipos eléctricos constituyen un elemento preventivo importante y garantian la protección contra penetración de agentes ambientales ya sean sólidos o líquidos.
2. DEFINICION DE CONDUCTORES Los conductores eléctricos son los elementos que facilitan el transporte de la energía eléctrica entre el generador y los receptores. Los materiales conductores ofrecen una ba!a resistencia de paso de las cargas eléctricas. Esta cualidad la presentan los metales y dentro de éstos los me!ores conductores son la plata, el cobre y el aluminio. "n conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente tal, usualmente de cobre. Este puede ser alambre, es decir, una sola #ebra o un cable formado por varias #ebras o alambres retorcidos entre sí. Los materiales más utiliados en la fabricación de
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conductores eléctricos son el cobre y el aluminio. Aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica e$celente, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de conductores por sus notables venta!as mecánicas y eléctricas. El uso de uno u otro material como conductor, dependerá de sus características eléctricas %capacidad para transportar
la
electricidad&,
mecánicas
%resistencia
al
desgaste,
maleabilidad&, del uso específico que se le quiera dar y del costo. Estas características llevan a preferir al cobre en la elaboración de conductores eléctricos. El tipo de cobre que se utilia en la fabricación de conductores es el cobre electrolítico de alta purea, '',''(. )ependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se presenta en los siguientes grados de durea o temple* duro, semiduro y blando o recocido.
3. TIPOS DE CONDUCTORES DE COBRE Cobre de temple duro: • • •
Conductividad del '+( respecto a la del cobre puro. esistividad de -,-/ a 0- 1C de temperatura. Capacidad de ruptura a la carga, oscila entre 2+ a 34 5g6mm0 7or esta raón se utilia en la fabricación de conductores desnudos, para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se e$ige una buena resistencia mecánica.
Cobre recocido o de temple bl!do: • • •
Conductividad del --( esistividad de -,-+03 a 0-1 C de temperatura. Carga de ruptura media de 04 8g6mm0.
Como es d9ctil y fle$ible se utilia en la fabricación de conductores aislados. El conductor está identificado en cuanto a su tama:o por un calibre, que puede ser milimétrico y e$presar se en mm0 o americano y e$presarse en A;< o =C= con una equivalencia en mm0.
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". P#RTES $UE CO%PONEN &OS CONDUCTORES E&'CTRICOS Los conductores eléctricos se componen de tres partes muy diferenciadas* El alma o elemento conductor. El aislamiento. Las cubiertas protectoras. • • •
En este punto nos referimos solamente al >alma? o elemento conductor. Lo referente a la aislación y cubiertas protectoras se tratará específicamente más adelante.
El lm o eleme!to co!ductor @e fabrica en cobre y su ob!etivo es servir de camino a la energía eléctrica desde las Centrales
los
)iferentes
centros
de
consumo
%industriales, grupos #abitacionales, etc.&.
Se()! *u co!*tituci+!
Alambre* Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o #ilo conductor.
@e emplea en líneas aéreas, como conductor desnudo o aislado, en instalaciones eléctricas a la intemperie, en ductos o directamente sobre aisladores. Cable* Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de #ilos conductores o alambres de ba!a sección, lo que le otorga una gran fle$ibilidad.
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Se()! !)mero de co!ductore* =onoconductor* Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislación y con o sin cubierta protectora.
=ulticonductor*
Conductor
de
dos
o
más
almas
conductoras aisladas entre sí, envuelta cada una por su respectiva capa de aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes.
Crcter,*tic* de lo* i*l!te*: El ob!etivo de la aislación en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula por él, entre en contacto con las personas o con ob!etos, ya sean éstos ductos, artefactos u otros elementos que forman parte de una instalación. )el mismo modo, la aislación debe evitar que conductores de distinto volta!e puedan #acer contacto entre sí. Los materiales aislantes usados desde sus inicios #an sido polímeros, es decir, lo que en química se define como un material o cuerpo químico formado por la unión de muc#as moléculas idénticas, para formar una nueva molécula más gruesa. Antiguamente los aislantes fueron de origen natural, gutaperc#a y papel. 7osteriormente la tecnología los cambió por aislantes artificiales actuales de uso com9n en la fabricación de conductores eléctricos. Los diferentes tipos de aislación de los conductores están dados por su comportamiento térmico y mecánico, considerando el medio ambiente y las condiciones de canaliación a que se
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verán sometidos los conductores que ellos protegen, resistencia a los agentes químicos, a los rayos solares, a la #umedad, a altas temperaturas, llamas, etc. Entre los materiales usados para la aislación de conductores podemos mencionar el 7C o cloruro de polivinilo, el polietileno o 7E, el cauc#o, la goma, el neoprén y el nylon. @i el dise:o del conductor no considera otro tipo de protección se le denomina aislación integral, porque el aislamiento cumple su función y la de revestimiento a la ve. Cuando los conductores tienen una protección adicional de un polímero sobre la aislación, esta 9ltima se llama revestimiento, c#aqueta o cubierta.
Cubiert protector: El ob!etivo fundamental de esta parte de un conductor, es proteger la integridad de la aislación y del alma conductora contra da:os mecánicos, tales como raspaduras, golpes, etc. @i las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material resistente, a ésta se le denomina >armadura? La >armadura? puede ser de cinta, alambre o alambres trenados. Los conductores también pueden estar dotados de una protección de tipo eléctrico formado por cintas de aluminio o cobre. En el caso que la protección, en ve de cinta esté constituida por alambres de cobre, se le denomina >pantalla? o >blinda!e?.
Cl*i-icci+! de lo* co!ductore* elctrico* de cuerdo *u i*lci+! / !)mero de 0ebr* 6
La parte más importante de un sistema de alimentación eléctrica está constituida por conductores. Al proyectar un sistema, ya sea de poder, de control o de información, deben respetarse ciertos parámetros imprescindibles para la especificación de la cablería.
-
olta!e del sistema, tipo %CC o CA&, fases y neutro, sistema de potencia, punto central de aterramiento. B Corriente o potencia a
-
suministrar. emperatura de servicio, temperatura ambiente y resistividad
-
térmica de los conductores. ipo de instalación, dimensiones %profundidad, radios de
-
curvaturas, distancia entre vanos, etc.&. @obrecargas o cargas intermitentes. ipo de aislación. Cubierta protectora.
. &OS C#B&ES En su aspecto más general, un cable es un elemento destinado al transporte de energía eléctrica en las condiciones más favorables. Esto es, con las menores pérdidas de potencia posibles en el caso de los cables de energía, o con las menores alteraciones en la codificación de la se:al enviada en los cables de transmisión de datos o comunicaciones. odos estos parámetros están íntimamente ligados al tipo de aislación y a las diferencias constructivas de los conductores eléctricos, lo que
permite determinar
de
acuerdo a
estos
antecedentes la clase de uso que se les dará. )e acuerdo a éstos, podemos clasificar los conductores eléctricos seg9n su aislación, construcción y n9mero de #ebras en mono conductores y multiDconductores. omando en cuenta su tipo, uso, medio ambiente y consumos que servirán, los conductores eléctricos se clasifican en la siguiente forma* Además de su naturalea material, que como ya se mencionó suele ser cobre o aluminio, los cables deben ser capaces de a!ustarse a
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las características de la instalación donde van destinados. En ocasiones el recorrido de la línea es más o menos sinuoso, o inclusive puede ser necesario que acompa:e al equipo que alimenta en su desplaamiento durante el servicio. 7or esta raón, los conductores de la misma sección pueden estar constituidos por #aces de alambres metálicos de distinto diámetro, seg9n la mayor o menor fle$ibilidad e$igida al cable. La mayoría de las normas clasifica a los conductores desde el más rígido %Clase &, constituido por un sólo alambre, al más fle$ible %Clase &, formado por #aces de alambres e$tremadamente finos.
. C&#SIFIC#CIN DE &OS C#B&ES E&'CTRICOS #IS&#DOS a& 7or su función* Cables para el transporte de energía Cables de control y para transmisión de se:ales codificadas a& 7or su tensión de servicio* )e muy ba!a tensión Fmenos de 4- .& Ga!a tensión %más de 4- y #asta , 8.& =edia tensión %más de , 8. y #asta 24 8.& Alta tensión %más de 24 8. y #asta 4- 8.& =uy alta tensión %por encima de 4- 8.& b& 7or la naturalea de sus componentes* Con conductores de cobre o aluminio. Aislados con plástico, goma o papel impregnado, Armados, apantallados, etc. c& 7or sus aplicaciones específicas* 7ara instalaciones interiores en edificios 7ara redes de distribución de energía, urbanas o rurales )e se:aliación, telefonía, radiofrecuencia, etc. 7ara minas, construcción naval, ferrocarriles, etc.
Co!ductore* pr di*tribuci+! / poder: • • •
•
Alambres y cables %H1 de #ebras* + a &. ensiones de servicio* -. a 24 8 %=& y 3 a 4 8 %A&. "so* Instalaciones de fuera y alumbrado %aéreas, subterráneas e interiores&. endido fi!o.
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Cble* rmdo*:
•
Cable %H1 de #ebras* + a 2+&. ensión de servicio* -- a 24.--- olts. "so* Instalaciones en minas subterráneas para piques y
•
galerías %ductos, bande!as, aéreas y subterráneas&. endido fi!o.
• •
Co!ductore* pr co!trol e i!*trume!tci+!: • • •
Cable %H1 de #ebras* 0 a 0+&. ensión de servicio* -- olts. "so* Jperación e intercone$ión en onas de #ornos y altas temperaturas %ductos, bande!as, aéreas o directamente ba!o
•
tierra&. endido fi!o.
Cordo!e*: • • •
Cables %H1 de #ebras* 0 a -3&. ensión de servicio* 2-- olts. "so* 7ara servicio liviano, alimentación a* radios, lámparas, aspiradoras, !ugueras, etc. Alimentación a máquinas y equipos eléctricos
industriales,
aparatos
electrodomésticos
y
calefactores %lavadoras, enceradoras, refrigeradores, es tu •
fas, planc#as, cocinillas y #ornos, etc.&. endido portátil.
Cble* port4tile*: • • •
Cables %H1 de #ebras* 0 a 0.-+&. ensión de servicio* .--- a 4.--- olts. "so* En soldaduras eléctricas, locomotoras y máquinas de tracción de minas subterráneas.
•
de uso minero. esistente a* Intemperie, agentes químicos, a la llama y grandes solicitaciones mecánicas como arrastres, cortes e impactos.
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•
endido portátil.
Cble* *ubmri!o*: • • •
Cables %H1 de #ebras* + a 2+&. ensión de servicio* 4 y 4 8. "so* En onas ba!o agua o totalmente sumergidos, con protección mecánica que los #acen resistentes a corrientes y
•
fondos marinos. endido fi!o.
Cble* !5le*:
•
Cables %H1de #ebras* 2 a 2+&. ensión de servicio* +4- olts. "so* )ise:ados para ser instalados en barcos en circuitos de
•
poder, distribución y alumbrado. endido fi!o.
• •
)entro de la gama de alambres y cables que se fabrican en el país, e$isten otros tipos, destinados a diferentes usos industriales, como los cables telefónicos, los alambres magnéticos esmaltados para uso en la industria electrónica y en el bobinado de motores de partida y motores de tracción, los cables para cone$iones automotrices a baterías y motores de arranque, los cables para parlantes y el alambre para timbres.
6. C&#SIFIC#CIN DE &OS CONDUCTORES E&'CTRICOS DE #CUERDO # SUS CONDICIONES DE E%P&EO. 7ara tendidos eléctricos de alta y ba!a tensión, e$isten en nuestro país diversos tipos de conductores de cobre, desnudos y aislados, dise:ados para responder a distintas necesidades de conducción y a las características del medio en que la instalación prestará sus servicios. La selección de un conductor debe asegurar una capacidad de transporte de corriente adecuada, una capacidad de soportar corrientes de cortocircuito apropiado, una adecuada resistencia mecánica y un comportamiento acorde
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con las condiciones ambientales en que operará.
&o* co!ductore* de cobre de*!udo*: Estos son alambres o cables y son utiliados para* Líneas aéreas de redes urbanas y suburbanas. endidos aéreos de alta tensión a la intemperie. Líneas aéreas de contacto para ferrocarriles y trolebuses. • • •
#lmbre* / cble* de cobre co! i*lci+!: Estos son utiliados en* Líneas aéreas de distribución y poder, empalmes, etc. Instalaciones interiores de fuera motri y alumbrado, • •
ubicadas en ambientes de distintas naturalea y con •
diferentes tipos de canaliación. endido aéreos en faenas mineras %tronadura, gr9as,
•
perforadoras, etc.&. endidos directamente ba!o tierra, bande!as o ductos. =inas subterráneas para piques y galerías. Control y comando de circuitos eléctricos %subestaciones,
•
industriales, etc.&. endidos eléctricos
•
temperaturas. endidos eléctricos ba!o el agua %cable submarino& y en
•
barcos %conductores navales&. Jtros que requieren condiciones de seguridad.
• •
en
onas
de
#ornos
y
altas
Ante la imposibilidad de insertar en este folleto la totalidad de las tablas que e$isten, con las características técnicas y las condiciones de usos de los conductores de cobre, tanto desnudos como aislados, entregamos a modo de e!emplo algunas de las más usadas por los profesionales, técnicos y especialistas. @e recomienda solicitar a los productores y fabricantes las especificaciones, para contar con la información necesaria para los proyectos eléctricos.
7. CO&ORES NOR%#&I8#DOS 7ara una me!or identificación de los conductores, en las instalaciones domésticas e industriales el eglamento Electrotécnico para Ga!a ensión %EG&.
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E! l* i!*tlcio!e* mo!o-4*ic*: • • • •
Hegro o marrón para el conductor de fase en sistemas monofásicos. Aul claro para el neutro. AmarilloDverde para el conductor de protección.
E! l* i!*tlcio!e* tri-4*ic*: •
Los tres conductores de fase se identificarán con los colores
negro, marrón y gris. Los conductores destinados a neutro y protección serán como en una instalación monofásica.
9. DESIN#CIN NOR%#&I8#D# DE &OS CONDUCTORES: La norma europea CEHELEC y la espa:ola "HE establecen las reglas para designar a los cables dentro de su territorio, mediante una combinación de letras y n9meros. Atendiendo al nivel de aislamiento #ay que distinguir entre cables aislados para tensiones asignadas #asta 34-6+4- y #asta -,6 8. Como el EG manda utiliar en las instalaciones interiores de viviendas conductores aislados de tensión asignada 34-6+4- , en la tabla siguiente no
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Incluimos la nomenclatura de los conductores aislados para tensiones de valor asignado -,6 8.
Tbl. Aquí se presentan algunos valores y conductores.
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1;.DI%ENSION#%IENTO DE CONDUCTORES E&'CTRICOS: Es frecuente que las instalaciones eléctricas presenten problemas originados por la mala calidad de la energía. ariaciones de volta!e. ariaciones de frecuencia. @e:al de tensión con altos contenidos de impureas. etc. • • •
Estos efectos producen un funcionamiento irregular en los equipos eléctricos y generan pérdidas de energía por calentamiento de los mismos y de sus conductores de alimentación. La norma AH@I6IEEE C4+.-D'/, recomienda que los equipos de potencia que deben alimentar cargas no lineales %computadoras&,
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operen a no más de un /-( de su potencia nominal. Es decir, los sistemas deben calcularse para una potencia del orden del 0-( de la potencia de traba!o en régimen efectivo. Como se puede apreciarK el
correcto dimensionamiento de
conductores eléctricos tiene una importancia decisiva en la operación eficiente y segura de los sistemas.
11. C#P#CID#D DE TR#NSPORTE DE &OS CONDUCTORES. La corriente eléctrica origina calentamiento en los conductores %efecto oule* I0 $ &. El e$ceso de temperatura genera dos efectos negativos en los aislantes* )isminución de la resistencia de aislación. )isminución de la resistencia mecánica. • •
El servicio operativo de la energía eléctrica y su seguridad dependen directamente de la calidad e integridad de las aislaciones de los conductores. Las aislaciones deben ser calculadas en relación a la carga de energía eléctrica que transporten los conductores y a la sección o diámetro de los mismos.
Las tablas que se presentan a continuación establecen los límites de corrientes admisibles para conductores de sección milimétricas y A;C, ba!o las siguientes condiciones*
-
emperatura ambiente * 2-1C H1 má$. de conductores por ducto * 2
Fctore* de correcci+! l cpcidd de tr!*porte. 16
La capacidad de transporte de los conductores está restringida por su capacidad de disipar la temperatura del medio que los rodea. 7ara ello, los aislantes no deben sobrepasar la temperatura de servicio de los conductores. 7ara el caso específico
de
las
tablas
de
conductores
consignadas
anteriormente, la temperatura ambiente y el n9mero de conductores por ducto son un factor relevante en la capacidad de disipación de la temperatura por parte de los conductoresK a ese efecto se presentan los siguientes factores de corrección de la capacidad de transporte, seg9n sea el n9mero de conductores por ducto superior a 2 y la temperatura ambiente superior a 2--C. Minalmente la capacidad de transporte de los conductores queda consignada a la siguiente e$presión* I =fN x fT x It ( A ) • • • •
I * Corriente admisible corregida %A& fH* Mactor de corrección por H- de conductores. f* Mactor de corrección por temperatura. It * Corriente admisible por sección de conductor seg9n tablas %A&.
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12. CONC&USIONES En conclusión podemos decir que un material conductor eléctrico, es aquel que transmite o conduce electricidad. Los conductores son los materiales que de!an pasar la corriente eléctrica, todos tienen resistencia al paso de los electrones unos más que otros, son buenos conductores el oro, la plata y el cobre y el aluminio. Los materiales aislantes de los conductores tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras %aislamiento de la instalación& y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas %aislamiento protector&
13. BIB&IOR#FI#. #ttp*66#tml.rincondelvago.com6cablesDyDconductores.#tml #ttp*66NNN.taringa.net6post6ciencia Deducacion6--24'6ConductoresDelectricos.#tml #ttp*66es.slides#are.net6paolaycarolinasolerp6conductoresD 20203#ttp*66NNN.electricistasdec#ile.cl6doNnload6materialOtecnico6cond uctores(0-electricos.pdf
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