Infocables
Editorial En esta edición de InfoCables, incluimos una nueva sección, denominada “Caso de Éxito”, en la cual queremos divulgar proyectos de gran importancia, donde se han utilizado conductores eléctricos fabricados por Procables. Aquí, se puede apreciar la conanza de clientes de gran talla nacional y latinoamericana, depositada en los productos de Procables; esto ratica nues tra excelente calidad, amparada por todas las certicaciones de Foto portada cortesía Interconexión Eléctrica S.A.
Infocables es una publicación semestral de Procables S.A. C.I. Procables S.A. C.I. Calle 20 No. 68B - 71 Bogotá, D.C. - Colombia Ventas Bogotá (+571) 405 9020 (+57) 310 315 5709 Costa Atlántica (+575) 361 9000 (+57) 310 315 6423 Zona Pacífca
(+572) 326 6468 (+57) 310 315 5712 Eje Cafetero (+576) 334 3769 (+57) 310 315 5701 Santanderes (+577) 639 5406 (+57) 310 315 5702 Centro (+571) 405 9020 (+57) 310 315 6419 Antioquia (+574) 262 7583 (+57) 310 315 6420 Ventas Internacionales PBX: (+571) 405 9393 - 412 3399 Fax: (+571) 405 9212 - 292 2246
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producto que nos han otorgado reconocidos entes internacionales y nacionales. También, es nuestro interés, referirnos en esta oportunidad a las tendencias e historial de la utilización de los productos de aluminio, renglón del mercado en el cual nos destacamos por el liderazgo en la fabricación de las diferentes aleaciones; igualmente, porque somos auto proveedores de Alambrón de Aluminio al igual que de Cobre. Finalmente, invitamos a dos conocedores de los Sistemas de Puestas a Tierra, a compartir con los lectores respuestas a varios interrogantes acerca de este tema. El Ingeniero Favio Casas, autor del libro “Tierras, Soporte de la Seguridad Eléctrica”, Gerente de la empresa Seguridad Eléctrica y el Ingeniero Luís Fernando León, Gerente de SPAT Electric de Colombia, los dos con gran experiencia en instalaciones de Puestas a Tierra y servicios de consultoría. Nota: Si usted desea recibir esta publicación, vía internet o si tiene alguna pregunta sobre los temas aquí tratados, por favor, escríbanos al correo electrónico:
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Contenido 3
Conductores de aluminio.
7
Procables: Implícito en grandes proyectos.
10
Sistemas de Puestas a Tierra.
Conductores de Aluminio: Aleaciones 1350, 6201 y serie 8000 Por: Raúl Or tiz, Ing. de S oporte Técnico
Desarrollos de Procables en conductores de Aluminio
A continuación, explicamos cada tipo de conductor y aleaciones:
Procables, viene incursionando de manera importante en el mercado de conductores de aluminio en el país, con proyección hacia los mercados internacionales que viene conquistando desde hace algunos años.
1. Conductores de Aluminio 1350, AAC y ACSR
Utiliza el aluminio en diferentes tipos de aleaciones para abastecer el amplio mercado de conductores desnudos y aislados, tanto monopolares como multipolares, cumpliendo con las exigencias técnicas de las respectivas normas. En la actualidad, las referencias de cables que ofrece la compañía son: ACSR, AAAC, ACAR, THW, THHW y duplex, triplex, cuadruplex, acometidas con neutro concéntrico, USE y XHHW. Procables mantiene inventarios permanentes de las referencias más demandadas por el mercado tanto en cables ACSR como en aislados tipo THW y multiplex 90ºC con aislamiento en XLPE. Hoy en día, con su integración vertical, desde la producción de diferentes tipos de aleación, Procables abastece aproximadamente el 50% de la producción nacional de cabl es de aluminio, a través de una amplia red de distribuidores del ramo eléctrico y/o contratistas de obra y está presente en los grandes proyectos de los sectores de generación y transmisión de energía del país.
Los cables de aluminio 1350, AAC (All Aluminum Conductor) (Conductividad 61,0%, densidad 2,705 g/cm3), utilizados en las líneas de transmisión y distribución, tienen muy buenas características en cuanto a la relación conductividad / peso y resistencia a la corrosión. Sin embargo, por su baja carga a la rotura, han sido reemplazados por cables ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced), compuestos por un núcleo de acero galvanizado, para proporcionar mayor carga a la rotura y una o más capas de hilos de aluminio 1350 para proveer la misma resistencia eléctrica que el AAC.
2. Conductores de Aleación de Aluminio 6201 - T81, AAAC Posteriormente se han venido reemplazando los cables ACSR por cables de Aleación de Aluminio 6201 (Conductividad 52,5%, densidad 2,690 g/cm 3) denominados AAAC (All Aluminum Alloy Conductor), con las ventajas descritas a continuación:
Tabla comparativa de cables ACSR y sus equivalentes en AAAC Calibre
Diámetro
Peso
Carga a la rotura (CR)
kg/km
kgf
Relación CR / peso
Capacidad de corriente
AWG/ kcmil
kcmil
mm
A
ACSR
AAAC
ACSR AAAC
ACSR
AAAC
ACSR
6 Turkey
30,58 Akron
5,04
53,7
45,2
540
503
10,1
11,1
106
107
4 Swan
48,69 Alton
6,36
85,4
67,7
844
798
9,9
11,8
140
143
2 Sparrow
77,47 Ames
8,02
136
108
1293
1270
9,5
11,8
184
191
1/0 Raven
123,3 Azusa
10,11
216
171
1987
1939
9,2
11,3
242
256
2/0 Quail
155,4 Anaheim
11,35
272
216
2404
2445
8,8
11,3
276
296
3/0 Pigeon
195,7 Amherst
12,74
343
272
3003
3080
8,8
11,3
315
342
4/0 Penguin
246,9 Alliance
14,31
433
343
3788
3883
8,8
11,3
359
395
266,8 Partidge
312,8 Butte
16,30
547
435
5124
4767
9,4
11,0
457
460
336,4 Linnet
394,5 Canton
18,30
688
549
6393
6013
9,3
11,0
529
532
397,5 Ibis
465,4 Cairo
19,88
814
647
7380
7092
9,1
11,0
587
590
477,0 Hawk
559,5 Darien
21,79
977
778
8860
8527
9,1
11,0
656
663
556,5 Dove
652,4 Elgin
23,54
1141
907
10255
9943
9,0
11,0
726
729
636 Grosbeak
740,8 Flint
25,16
1304
1030
11432
11048
8,9
10,7
789
790
795 Drake
927,2 Greeley
28,15
1629
1289
14292
13827
8,5
10,7
907
908
AAAC ACSR AAAC
A
ACSR AAAC
a) Resistencia a la corrosión. La construcción de los conductores ACSR, siendo bi-metálica (Acero-Aluminio), es altamente susceptible a la corrosión galvánica, lo cual no sucede con los conductores con Aluminio 6201 (AAAC) que adicionalmente son muy resistentes a condiciones ambientales severas como salinidad, golpe de arena y contaminación química e industrial. b) Relación Carga a la rotura / peso La relación resistencia a la rotura / peso de los conductores de aleación de aluminio 6201, es superior a la de los conductores ACSR (Ver tabla), y por consiguiente se requieren apoyos (torres y postes) más livianos o vanos más largos. c) Económicas El costo por metro para cables AAAC (6201), comparado con los equivalentes en ACSR, son aproximadamente iguales. Los costos de operación para líneas con AAAC son menores, teniendo en cuenta que su menor peso y su mayor relación carga a la rotura / peso, comparada con los cables ACSR, como lo mencionado en el punto anterior, requiere apoyos (torres o postes) más livianos y menor cantidad de cimentación de los mismos, o vanos más largos y menor cantidad de postes o torres. d) Capacidad de conducción de corriente Para los cables AAAC equivalentes a los respectivos cables en ACSR, la capacidad de corriente es mayor (Ver tabla). e) Durabilidad y Dureza Los cables de aleación de aluminio 6201 tienen una supercie más dura que el aluminio grado
1350 de los cables ACSR. Esto reduce los daños causados durante el tendido e instalación y la erosión por el golpe de arena. f) Funcionalidad de conexiones y empalmes La construcción de conductores de un solo metal, aluminio 6201, hace práctico el uso de empalmes y conexiones terminales simples. Adicionalmente, el aluminio 6201 es más duro que el aluminio grado 1350, lo cual ofrece una mejor supercie
de aluminio para instalaciones interiores debe ser de grado eléctrico, conforme a la aleación de aluminio serie AA-8000 (Conductividad 61,0%, densidad 2,710 g/cm 3), según lo expresamente indicado en la Sección 310 de Conductores para Instalaciones en General, Artículo 310-14, del Código Eléctrico Nacional (CEN) NTC 2050, el cual textualmente dice lo siguiente: ARTICULO 310 – CONDUCTORES PARA INSTALACIONES EN GENERAL 310-14. Material de los conductores de aluminio. Los conductores macizos de aluminio de calibre 8 AWG, 10 AWG y 12 AWG, deben estar hechos de aleación de aluminio de grado eléctrico AA-8000. Los conductores de aluminio trenzados desde el No. 8 hasta el 1000 kcmil, de tipo XHHW, THW, THHW, THWN, THHN, conductor de acometida de tipo SE Estilo U y SE Estilo R, deben estar hechos de aleación de aluminio de grado eléctrico AA-8000. (Tomado del CEN (Código Eléctrico Nacional) NTC-2050, página 174).
Esta aleación de aluminio serie AA-8000, fue desarrollada, con el propósito de resolver los problemas de exibilidad y conectividad, encontrados
en los conductores construidos con la aleación de aluminio 1350, los cuales tenían problemas de calentamiento (llegando incluso a presentarse fuego) en los puntos terminales de conexión. Estos inconvenientes eran más frecuentes en los conductores sólidos calibre 12 y 10 AWG, usados en circuitos derivados de las instalaciones residenciales, aunque también se presentaban en los otros calibres. Debido al método de procesamiento convencional de la aleación de aluminio 1350 y su composición química, los conductores que se obtienen son muy duros y quebradizos; por esta razón, al ser usados como “building wires” se ven afectados durante su
de contacto.
funcionamiento por el efecto llamado “cold ow” (uencia en frío) que se presenta en los terminales de
3. Conductores de Aluminio serie 8000
conexión (sean estos, interruptores, tomacorrientes, disyuntores, barras, etc.) por el paso de la corriente eléctrica a través de ellos, provocando calentamien-
El material usado en la fabricación de alambres y cables de aluminio, conocidos como conductores
tos en diferente proporción entre el conductor y el
..... Debido a que el contenido de la NTC 2050, Pri-
elemento de conexión al cual se encuentra jado.
mera Actualización, (Código Eléctrico Colombiano), del 25 de noviembre de 1998, basada en la norma técnica NFPA 70, encaja dentro del enfoque que debe tener un reglamento técnico y considerando que tiene plena aplicación en el proceso de utili zación de la energía eléctrica, se declaran de obli gatorio cumplimiento, los primeros siete capítulos, que en forma resumida comprenden:
El desarrollo de la aleación AA-8000, resolvió todos estos problemas, incluido el fenómeno que presenta la 1350 de incrementar su tendencia a la fatiga por deslizamiento (conocida como efecto “creep”). Esta nueva serie AA-8000 dispone de tasas de “creep” mucho más manejables, las cuales permiten una mayor estabilidad de la conectividad, por ser de un material de mayor maleabilidad, que facilita la realización de empalmes y conexiones más seguras. Además, los conductores de aluminio fabricados con aleación serie AA-8000, tienen las sucientes propiedades mecánicas de “límite
elástico“ (yield strength) para poder ser instalados en los distintos tipos de canalización eléctrica. Por lo expuesto anteriormente, la NFPA (National Fire Protection Association) organización internacional dedicada al establecimiento de normas de protección, con sede en los Estados Unidos de Norteamérica, determinó en el National Electrical Code (NEC) la obligatoriedad del uso de la serie AA-8000 en los “building wires” de aluminio. Como complemento a lo anterior, es importante citar algunos apartes del Capítulo VII, artículo 40, del RETIE, el cual hace referencia al cumplimiento de los siete primeros capítulos de la NTC 2050, en materia de requisitos de instalaciones para uso nal de la electricidad:
Cap. 1. Definiciones y requisitos generales para insta laciones eléctricas. Cap. 2. Los requisitos de alambrado y protecciones. Cap. 3. Los métodos y materiales de las instalaciones. Cap. 4. Los requisitos de instalación para equipos y elementos de uso general. Cap. 5. Los requisitos para ambientes especiales. Cap. 6. Los requisitos para equipos especiales. Cap. 7. Las condiciones especiales de las insta laciones.
GLOSARIO: Corrosión galvánica: Corrosión electroquímica acelerada que se produce cuando un metal está en contacto eléctrico con otro más noble, estando ambos metales en el mismo medio corrosivo (electrolítico) y circula una corriente entre ellos. Código Eléctrico Nacional: NTC 2050.- Normas para instalaciones eléctricas. Reglamento de seguridad, que en Colombia gobierna toda clase de construcciones e instalaciones eléctricas.
Caso de Éxito
La marca Procables: Implícita en los grandes proyectos Por: Marcela Aranguren Riaño, Dirección periodística. Fotos: Cortesía Interconexión Eléctrica S.A.
vuelta al mundo. Y para que este sueño se haga realidad, faltan sólo cerca de tres mil kilómetros de circuitos que vendrán asociados a la consecución de nuevos proyectos y traerán consigo indudables retos a la ingeniería y a los proveedores. El Grupo Empresarial ISA, es uno de los protagonistas de los sectores, eléctrico y de telecomunicaciones en Latinoamérica, con presencia en todos los países de la Comunidad Andina –CAN– y en Mercosur. Desarrolla sus actividades mediante su empresa matriz, Interconexión Eléctrica S.A. –ISA–. Cuenta con siete empresas en el sector de la energía en Colombia, Perú, Bolivia y Brasil: (ISA, TRANSELCA, ISA Perú, Red de Energía del Perú –REP–, ISA Bolivia, Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista – CTEEP- y XM –Compañía de Expertos en Mercados–) y dos en el sector de las telecomunicaciones (INTERNEXA y FLYCOM COMUNICACIONES). Durante sus 3 décadas de trayectoria, Procables ha participado en innumerables proyectos de gran envergadura, a nivel nacional e internacional, los cuales han sido parte importante del desarrollo del País y de Latinoamérica. Hoy, ISA, uno de nuestros principales clientes del sector de energía, reseña a continuación algunos de los proyectos en los que se han utilizado conductores eléctricos de Procables, con gran éxito. En unos pocos años el Grupo ISA aspira a contar con una red que, en extensión, podría darle la
En este proceso expansivo, ISA ha conado en la
calidad de Procables, fortaleciendo su relación de más de 25 años, a través de los cuales han traba jado de forma conjunta en la ejecución de importantes proyectos de infraestructura en Colombia y algunos de sus países vecinos. Una relación de confanza
A través de los años, Interconexión Eléctrica S.A., ha percibido seguridad al utilizar la marca Procables, fundamentalmente porque siempre se le han suministrado productos de alta calidad, los cuales
han sido empleados para el desarrollo de importantes proyectos como:
sante proceso de crecimiento, aportando desarrollo a nuestro país y llevando experiencia y tecnología a otras fronteras”, arma el Gerente de Construcción
• La hidroeléctrica Jaguas, en el departamento de Antioquia • La red de distribución en el Valle de Tenza en Boyacá. • Algunos proyectos de electricación rural en va rios departamentos del país. • La reposición de líneas en subestaciones y de líneas de transmisión a 230 kV y 500 kV en Colombia. • La construcción de la variante San Bernardino (Popayán) – Jamondino (Pasto) a 230 kV. • La reposición de las líneas San Carlos (Antioquia) – Esmeralda (Caldas) y Ancón Sur (Antioquia). • La construcción de la interconexión Colombia – Ecuador a 230 kV. • La construcción de la línea Virginia (Risaralda) – Cértegui (Chocó) a 115 kV. • La expansión de la lial Red de Energía del Perú
– REP-, • y la construcción de la red para ISA Bolivia, inaugurada a nales de 2005.
“En total, se trata de un importante cúmulo de proyectos que nos han permitido compartir un intere-
y Materiales de ISA, Jorge Iván López B.
El corredor de transporte de energía más grande del país Con productos suministrados por Procables, ISA construye actualmente un ambicioso proyecto de transporte de energía que permitirá reforzar la capacidad de intercambio de energía entre el centro y la Costa Atlántica, en un corredor eléctrico de cerca de 1.000 kilómetros, el cual ofrecerá mayor calidad y conabilidad en la prestación del servi cio de energía. El corredor tiene dos tramos: El primero, denominado Primavera - Bacatá a 500 mil voltios, el cual hace un recorrido que comienza en Cimitarra (Santander) y termina en Tenjo (Cundinamarca); el segundo, Bolívar - Primavera a 500 mil voltios, que inicia en Cimitarra (Santander) y culmina en Cartagena (Bolívar), pasando por las subestaciones de Ocaña (Norte de Santander) y El Copey (Cesar).
Caso de Éxito “Poner en operación este proyecto, ha signica -
do para Interconexión Eléctrica S.A. un gran reto, por tratarse de la más grande obra de transporte de energía que se ha construido en la historia del país, razón más que suciente para contar
con materiales de excelente calidad. El resultado es muy satisfactorio, pues a pocos meses de la entrega, la obra se anticipa a los cronogramas”, asegura ISA.
Panorama de crecimiento “ISA aspira a seguir creciendo y para hacerlo cuenta con el apoyo de sus proveedores; por eso, ve con tan buenos ojos que empresas como Procables inviertan en nuevas plantas, operadas por personas altamente calicadas, equipadas con las mejores máquinas y certicadas nacional e inter-
nacionalmente”. “Procables cuenta con la certicación de calidad
en sus productos, de países como Estados Unidos, México, República Dominicana, Costa Rica, Venezuela y Ecuador, que de hecho hacen parte del escenario en el cual se mueve o aspira a moverse ISA en el futuro”.
El corredor eléctrico a 500kV, que construye actualmente ISA, tendrá un recorrido de 1065 km y cuenta con un total de 2201 torres de transmisión de energía.
“Por esta y muchas otras razones, ISA cuenta con el portafolio de productos Procables para incursionar a cualquier nuevo mercado, donde puedan surgir interesantes oportunidades de negocio”, señala Interconexión Eléctrica S.A.
“Es una compañía que cuenta con una clara visión, que está alimentada por el compromiso y el deseo de crecer, haciendo las cosas bien, con lo cual han logrado el reconocimiento y la importancia del medio y el respeto de entidades como la nuestra”.
Futuro promisorio
“Procables ha sido una de las compañías colombianas del sector eléctrico que evidencia una notable convicción de invertir, amparada en una sólida capacidad técnica y nanciera, con lo cual se ha convertido en un importante proveedor para ISA en el desarrollo de proyectos en Colombia y en el exterior”.
Para el Gerente de Construcción y Materiales de ISA, Jorge Iván López B., “Procables se ha distinguido como una compañía visionaria, que de la mano de entidades como ISA han creído en la expansión como el camino fundamental para sobresalir en el mercado”. Según Jorge Iván López B. “Procables trabaja con estándares de calidad que le han permitido a empresas como ISA contar con la conanza y seguri dad requeridas para emprender nuevas iniciativas de negocio”.
El Gerente de Construcción y Materiales de ISA concluye armando que ve en Procables “una im portante dinámica de crecimiento, no sólo en el sector de cables, en el que ha venido incursionando con mucho éxito, sino también en la producción de nuevos insumos o incluso probando en la construcción de nuevos proyectos”.
La importancia de las Puestas a Tierra Entrevista por: Marcela A rangure n Riaño, Dirección Periodística.
En esta edición, InfoCables le dedica un espacio a las puestas a tierra, las cuales han cobrado una especial importancia en Colombia, particularmente desde la vi gencia del RETIE. Este tema ha sido tan controvertido, que en esta oportunidad, InfoCables ha consultado con los Ingenieros, Favio Casas y Luis Fernando León, quienes nos presentan a continuación y de manera independiente, dos posturas distintas al respecto.
cimientos de un edicio: Si las bases no están bien, el edicio se cae; si la puesta a tierra se concibe
erróneamente, las bases de la seguridad de las instalaciones, fallan. La puesta a tierra, es una conexión con el suelo y la instalación eléctrica, permitiendo que cualquier descarga o falla se vaya a la tierra, protegiendo la vida humana, los bienes, y el entorno.
Favio Casas Diagramas: “Tierras Soporte de la Seguridad Electrica” 3ra. ed. Favio Casas O.
Es tan importante, que a partir de 1904, la Ingeniería determinó que el sistema se debía implementar en todas las instalaciones.
Mitos Hasta hace unos 15 años, nadie le prestaba atención, pues los equipos, por lo general electrodomésticos (la plancha, la nevera, la estufa) eran robustos y aguantaban muchas sobrecargas. Nadie tenía equipos electrónicos. Desde hace 15 años, cuando los computadores empezaron a poblar el mundo y la gente comenzó a volverse dependiente de ellos, éstos demostraron ser muy sensibles ante las descargas eléctricas. Con la era electrónica, surgieron una serie de problemas y el tema de las puestas a tierra, que estuvo relegado durante 90 años, cobró una importancia enorme.
¿Qué son las puestas a tierra? El sistema de puesta a tierra es comparable a los
Los mitos nacieron, en parte, porque el tema se desarrolló, desde los primeros años, de manera muy empírica, surgiendo prácticas erróneas de puesta a tierra como: • Llenar una matera de tierra.
Sección Técnica • Prenderse del tubo del agua, creencia que se vino abajo cuando se pasó del uso de tuberías metálicas a las de PVC. Protegerse de los rayos con un espejo tapado, un disparo al aire o llenando de sal la puesta a tierra, supuestamente para canalizar el rayo.
¿Cómo se estructura una puesta a tierra idónea? Es necesario enterrar con tal profundidad el sistema, basado en un material conductor y resistente a la corrosión, para garantizar la durabilidad de los equipos. Por ejemplo, los cables de cobre tienen una gran durabilidad, mientras los de aluminio no, porque este metal es atacado en el fondo de la tierra y tiende a desaparecer. El hierro, por su parte, aunque es un metal conductor, también es susceptible de desaparecer. En conclusión, el sistema de puesta a tierra ideal consiste en enterrar metales o cables que aguanten la corrosión, complementado con una conexión que parte del nivel del piso hacia arriba, donde se emplean cables de dimensiones adecuadas, según sea el caso. Para determinar las dimensiones correctas, es importante tener en cuenta los tres conductores básicos: 1. El conductor de protección 2. El conductor de tierra aislada y 3. El neutro; Son tres tipos de conductores muy delicados, pues el primero protege las personas, el segundo los equipos electrónicos y el último es el camino de retorno. Muchos de los incendios ocasionados en instalaciones antiguas se deben a que el neutro tiene un calibre menor al que debería tener; esto sucede por tratarse de instalaciones muy antiguas o por desconocimiento de quien hace la instalación.
Aporte del RETIE El Reglamento marca un antes y un después. En Colombia no teníamos un documento que fuera coercitivo y de aplicación forzosa. Antes teníamos la norma NTC 2050, conocida como Código Eléctrico Colombiano, que mediante un acto administrativo gubernamental se convirtió en obligatoria. Eso fue entre 1984 y el 2001. Sin embargo, aunque la norma se convirtió en obligatoria, no penalizaba a quien no la cumpliera. El RETIE cambia completamente el concepto, porque se convierte en un instrumento Técnico-Legal, pues quien infrinja la norma se va a ver sometido a unas penalizaciones. Como el tema de tierras era tan polémico, necesariamente se involucró en el documento y se planteó una propuesta, como se hizo en los otros temas, de un sistema basado en normas internacionales. El tratado de obstáculos técnicos al comercio determina que si un reglamento tiene esa base en normas internacionales, nadie lo puede objetar. La implementación del Reglamento se tomó con sorpresa, especialmente en el tema de Puestas a Tierra, básicamente por tratarse de un asunto tan controvertido, relativamente joven en la ingeniería, donde muchas personas desconocían las normas internacionales. Sin embargo, el Ministerio de Minas y Energía, entre el período 2002 – 2005, lo puso en discusión de los ingenieros y técnicos colombianos. Eso enriqueció el documento en general y el tema de Tierras, en particular. Se hicieron muchos foros académicos, con universidades, asociaciones de ingenieros, y en el mismo Ministerio, para escuchar los aportes de la gente, lográndose durante esos cuatro años de debates, consolidar un documento, producto del consenso de todo el mundo para que no fuera algo impuesto. Cuando el RETIE entró en vigencia, ya la gente lo conocía, no era algo nuevo, razón por la cual lleva año y medio de vigencia donde no se han presentado demandas.
¿Qué especifca el Retie en materia de
puestas a tierra y tipos de conductores?
MATERIAL
(%)
Tm (˚C)
Kf
CONDUCTIVIDAD
100
1083
7
Cobre duro cuando se utiliza soldadura exotérmica
97
1084
7,06
Cobre duro cuando se utilizan conexiones mecánicas a presión
97
250
11,78
Alambre de acero recubierto de cobre
40
1084
10,45
Alambre de acero recubierto de cobre
30
1084
14,64
Varilla de acero recubierta de cobre
20
1084
14,64
Acero 1020
10,8
1510
15,95
Varilla de acero galvanizado
9,8
1400
14,72
Varilla de acero con baño de cinc
8,6
419
28,96
Acero inoxidable 304
2,4
1400
30,05
Cobre blando
K f : Constante para diferentes materiales a diferentes temperaturas de fusión Tm y temperatura ambiente de 40ºC
El Reglamento plantea unas especificaciones para los materiales empleados bajo tierra. Por ejemplo, un cable debe cumplir con unas especificaciones mínimas de calibre, correspondiente a un circuito; de acometida, acorde a un tipo de corriente de falla a tierra y en general se fijan unos criterios básic os para cada tipo de conductor.
Conductores de cobre Vs Aluminio En tierras, el conductor típico es el cobre y en el RETIE está proscrito el aluminio para ser empleado bajo tierra. Del nivel del piso hacia arriba sí se puede usar tanto cobre como aluminio, pero se debe tener en cuenta que estos últimos exigen el doble del calibre normal, implicando sobrecostos en las instalaciones. Por esta razón no es tan usual como el cobre.
Importancia de la corrosión Es muy importante conocer la escala de electronegatividad, (Potenciales de oxidación) distinguiendo entre la capacidad de aguantar la corrosión y el grado de conductividad del material, pues son dos cosas completamente distintas. La gente se confunde al tratar de identicar el mejor conductor,
pensando que este puesto lo ostenta el oro.
En la escala de soportabilidad a la corrosión, el oro, efectivamente es el primero, pero no necesariamente por eso es el mejor conductor; le siguen, en su orden, el platino, la plata, el mercurio, y el cobre. Por su parte, en la escala de conductividad, el primer lugar lo tiene la plata; el segundo, el cobre, y el tercero el oro, con apenas un 70% con respecto al cobre, es decir, es 30% menos conductor que el anterior. En un punto de equilibrio, por promedio, entre conductividad y corrosión, el cobre es líder y sigue siendo el metal por excelencia para los sistemas de puesta a tierra. Para que haya corrosión se necesitan cuatro elementos: 1. Un ánodo 2. Un cátodo 3. Una conexión entre los dos anteriores, y 4. Un electrolito Si se elimina uno de esos elementos se elimina la corrosión. Si el ánodo es el aluminio y el cátodo es el cobre, al unirlos se forma corrosión; por ello, el truco para evitar eso, es usar solamente el cátodo (cobre). En un sistema de puesta a tierra no es recomendable emplear cobre y aluminio, porque en algún punto donde se unan, se va a generar una fuerte corrosión, deteriorando e incluso rompiendo la instalación y poniendo en riesgo la estructura que le da seguridad a una edicación y especial mente, la vida de las personas.
Sección Técnica
¿En el tema de media y alta tensión, qué es lo más aconsejable?
todo el territorio colombiano. Antes del RETIE, cada ingeniero en cada región del país o cada empresa creaba sus propias normas de juego, entonces un contratista que trabajara en varios departamentos tenía inconvenientes por la proliferación de reglas.
En qué debe evolucionar el país En los sistemas de puesta a tierra temporales, los cuales consisten en equipos utilizados por los linieros para el mantenimiento de las redes. Este procedimento, pone en riesgo la vida de los técnicos. Temporalmente, mientras los operarios realizan su labor, deben instalar unos equipos, que, en la eventualidad de una falla, pueden proteger sus vidas. En este aspecto es urgente avanzar, porque hizo carrera en muchos años en las empresas, una forma de instalación más conocida como “brackets”, que pone en inminente peligro la vida del liniero y eso se continúa haciendo, con especial concentración en el tema de distribución.
Luis Fernando León Fotos cortesía: Luis Fernando León
¿Qué son las puestas a tierra? Hay diferentes tipos de puesta a tierra y se de -
El RETIE, jó otro tipo de conceptos con respecto
a la seguridad de las personas y orienta a los ingenieros colombianos en cómo se debe controlar la tensión de contacto, que es la que en últimas puede atentar contra la vida de una persona. Eso antes era un tema lejano y de exclusividad de los expertos. Ahora, el reglamento jó unos valores de
máxima tensión de contacto permitida en una instalación y exige la implementación de unas pruebas y mediciones, en las de alta tensión, antes de ponerlas en servicio.
Otros aspectos importantes El reglamento tiene muchas bondades y la máxima es la unificación de conceptos para
nen en función de su empleo o desempeño, pero se puede decir que una puesta a tierra en general, es un sistema compuesto por elementos conductores, los cuales están en contacto eléctrico con el suelo que los rodea, o con una masa metálica de referencia común; lo anterior, con el n de distribuir las corrientes de rayo, corrientes
de fallas eléctricas y carga estática, entre otras, en el terreno o masa que los contiene. Para instalar una puesta a tierra , generalmente se usan cables, electrodos (varillas o placas) de cobre o en algunos casos acero galvanizado, teniendo en cuenta el estudio electroquímico del suelo donde va a ser enterrada, uniones con soldadura exotérmica o conexiones que garanticen la continuidad eléctrica y mec ánica del sistema.
Mitos 1. El uso de carbón vegetal o Mineral. Muestra gran resistividad y se debe tener especial cuidado cuando se presenta en polvo, pues su inhalación es perjudicial para la salud. El valor de resistividad depende del contenido de humedad ligado a sus moléculas. 2. El uso de bentonita. Se restringe al tipo, composición química, aspectos ambientales y peligro al inhalar. Además, según la IEEE80, presenta una resistividad de 2,5 Ohm-m cuando está al 300% de humedad. Lastimosamente cuando se seca eleva abruptamente su resistividad, haciendo poco confiable su uso. 3. El uso de sales. Se restringe al tipo, composición química, y aspectos ambientales. Me jora inicialmente los valores de resistividad, pero no son confiables debido a su infiltración en el suelo y posterior desaparición. 4. Tierra negra y radiadores de carros. Los antiguos radiadores de carros eran de cobre y daban cierta idea de ser una buena puesta a tierra, pero no se consideraron los temas de oxidación y descomposición química en los materiales, debido a los procesos electroquímicos que se presentan en el suelo. De otra parte, el hecho que la tierra sea negra no implica que siempre posea valores bajos de resistencia, pues su comportamiento eléctrico varía en función de su composición química, granulometría, acidez, humedad, temperatura, nivel de compactación entre otras. 5. Uso de bujías en puestas a tierras: Una antigua técnica incluía el uso de bujías, que se empleaban como explosores. Se creía que parte de la energía del rayo o falla del sistema eléctrico, se consumía en este arco, dentro de la tierra. 6. Uso de bobinas de choque para acoplar puestas a tierras: El uso de cables enrollados en un tubo de PVC, sin tener en cuenta los aspectos técnicos y de ingeniería para evaluar la conveniencia o no de su uso, es una irresponsabilidad. Se olvi dan que el cable por si solo tiene una inductancia propia y en la
mayoría de los casos no es necesario el empleo de dichas bobinas.
¿Cómo se estructura una puesta a tierra idónea? Los sistemas de puesta a tierra deben ser calculados de acuerdo con las técnicas ya establecidas en la teoría electromagnética, aplicando siempre los últimos avances en ingeniería. Si es necesario usar algún tipo de Gel, éste debe tener pruebas eléctricas, físicas, y químicas que avalen sus ventajas, su estabilidad en el tiempo e impacto ambiental con el subsuelo y lechos de aguas subterráneas.
Aporte del RETIE La evolución está relacionada con la prohibición de ciertas prácticas erróneas existentes hasta ese momento. Dentro de ellas, el uso indiscriminado de puestas a tierra independientes y la falta de metodología conable para calcular y medir mallas de
puesta a tierra.
Conductores de cobre Vs Aluminio El aluminio tiene menor conductividad que el cobre y una aplicación del aluminio puede ser su uso en sistema de protección externo contra rayos, en los anillos ubicados en las azoteas de los edicios y en
las bajantes antes de llegar al nivel de tierra. Siempre se bebe evitar la unión directa del aluminio con el cobre por factores de corrosión o par galvánico. El cobre tiene la ventaja de conducir mayor cantidad de corriente que el aluminio y por lo tanto le lleva ventajas considerables, excepto cuando hablamos de costos. En cuanto a la corrosión, el aluminio tiene una gran ventaja sobre el cobre, porque no se oxida fácilmente cuando está expuesto al medio ambiente aéreo, pero si el ambiente es salino o tiene características corrosivas, el aluminio debe tener tratamiento químico, para garantizar su estabilidad en el tiempo.
Sección Técnica
Importancia de la corrosión
Lo más aconsejable en media y alta tensión, es manejar bajos potenciales en el sistema de puesta a tierra, en el momento de presentarse la fallas eléctricas.
Otros aspectos importantes Hay aspectos muy importantes como el tipo de topología necesario, cuando la instalación implica componentes como antenas de comunicación, cables especícos usados en comunicaciones,
Varilla oxidada en el suelo
Lastimosamente, la corrosión se ha dejado de lado, pero en aspectos como la protección contra rayos, está bien considerada por la norma IEC 62305-3, que será contemplada en la nueva reforma de la norma ICONTEC 4552 de protección contra rayos. Respecto a corrosión en puestas a tierra, se ha investigado muy poco, pero al igual estamos traba jando en una nueva norma de puesta a tierra, que tendrá en cuenta este tema tan importante, sobre todo cuando se tienen alternativas como el uso de electrodos y cables de cobre en combinación con otros metales como el acero galvanizado. Si usamos las bases de las estructuras metálicas como parte del sistema de puesta a tierra, debemos tener en cuenta aspectos como el PH del suelo, entre otros, para evitar posibles problemas con la corrosión de elementos estructurales y los elementos que componen la puesta a tierra.
sistema de torres y alimentación de energía solar, ductos especiales, entre otros. El objetivo debe ser llegar a una correcta protección contra rayos, sistemas de puestas a tierra y protecciones contra sobretensiones.
En qué debemos evolucionar Un primer punto, puede ser el correcto diseño de las protecciones internas y coordinación de protecciones, teniendo en cuenta los fenómenos de alta frecuencia como el rayo. Este estudio se hace imprescindible debido a la sensibilidad de los equipos electrónicos modernos. Se deben analizar las instalaciones internas en baja tensión, así como las instalaciones externas. Destaco de manera especial al grupo de la Universidad Distrital GIPUD y a los grupos GIPYT, PASS, EMC-UN de la Universidad Nacional de Colombia, por su liderazgo y aportes al país en la investigación de protección contra rayos y puestas a tierra.
¿En el tema de media y alta tensión, qué es lo más aconsejable? Uno de los puntos más importantes, es la correcta selección de las protecciones contra sobretensión, teniendo en cuenta las condiciones de aterrizamiento de las mismas, el tipo de recorrido de cables, la conguración y topología de la red, entre otras.
Es vital seguir protocolos de seguridad adecuados en los aterrizamientos provisionales que se realizan en el mantenimiento de redes aéreas.
DPS mal coordinado.
SIGNIFICADO DE LAS SIGLAS DE ALGUNOS TIPOS DE CABLES ACSR AAAC AAC TF TFF TW THW THWN
Aluminum Conductor Steel Reinforced All Aluminum Alloy Conductor
Conductor de aleación de aluminio 6201
All Aluminum Conductor
Conductor de aleación de aluminio 1350 Termoplástico fexible: Alambre o cable 7 hilos,calibre 16 AWG y 18 AWG, aislados con PVC, 600 V Termoplástico fexible-fexible: Cable fexible K, calibre 16 AWG y 18 AWG, aislados con PVC, 600 V
Thermoplastic Flexible Thermoplastic FIexible Flexible Thermoplastic Wet Thermoplastic High
(temp) Wet
Thermoplastic High(temp) Wet Nylon Thermoplastic High Heat (temp)
THHN TTU TSEC TPNM SPT ST SJT DWP DWT LW
Conductor de aluminio reforzado con acero
Nylon Thermoplastic
or (Thermosetting) Thermoplastic Underground Thermoplastic or (Thermosetting) Service Entrance Concentric Thermoplastic Parallel No Metalic Service Parallel Thermoplastic Service Thermoplastic Service Junior Thermoplastic Drop Wire Parallel Drop Wire Twisted Line Wire
Alambre o cable aislado con termoplástico (60 °C, en sitios mojados), 600 V Alambre o cable aislado con termoplástico para alta temperatura - 75 °C, en sitio mojado, 600 V Alambre o cable aislado con termoplástico para alta temperatura (75 °C, en sitio mojado) mas chaqueta de nylon, 600 V Alambre o cable aislado con termoplástico para extra alta temperatura (90 °C, en sitio seco o húmedo) mas chaqueta de nylon, 600 V Cable con aislamiento termoplástico o termoestable y Chaqueta termoplástica, para enterrado directo, 600 V Cable con aislamiento termoplástico o termoestable para servicio de acometida, con neutro concéntrico, 600 V Cable con aislamiento termoplástico o termoestable paralelo,no metálico (sin pantalla ni neutro concéntrico), 600 V Cable con aislamiento termoplástico, paralelo para servicio general, 300 V Cable de 2 o más conductores fexibles cableados y con chaqueta exterior de PVC , para uso extrapesado, 600 V Cable de 2 o más conductores fexibles cableados y con chaqueta exterior de PVC , para uso pesado, 300 V Alambre paralelo para bajada o acometida telefónica Alambre entorchado para bajada o acometida telefónica Cable para líneas aéreas de transmisión
