Post on 26-Oct-2015
CONDUCTORES
“Año de la Integración Nacional y reconocimiento de Nuestra Diversidad”
CÁTEDRA:
FUNDAMENTOS DE INGENIERIA ELECTRICA
CATEDRÁTICO:
ING. HUGO LOZANO NUÑEZ
ALUMNOS:
ARANA ZEVALLOS, Alexis ARAUCO TINOCO, Michael GARAY ROJAS, Lonely MEZA SOLIS, Kid SIUCE MORENO, Efrain
Huancayo - Perú2012
INTRODUCCIÓN
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“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ”
El tema de conductores autoportantes, viene a ser un tema de sumo interés para
todo estudiante de Ingeniería Eléctrica, ya que nos brindara los conocimientos
necesarios y útiles para lograr el buen desenvolvimiento del estudiante para temas
sucesivos a este, tales como líneas de transmisión y distribución, y para el empleo
de esta teoría ya sea en su vida laboral o solo como cultura general.
El presente trabajo dará a conocer los aspectos más resaltantes de los
conductores autoportantes, tales como: la temperatura de operación, las tensiones
de diseño y las respectivas precauciones en cada caso.
En cuanto a los métodos para hallar ya sea tensiones, resistencias o reactancias
inductivas, se mostrara los cálculos correspondientes a cada uno.
En el presente trabajo también se mostrara los tipos de conductores autoportantes
más comunes y los accesorios (con sus respectivas dimensiones), utilizados para
una debida instalación del conductor. Así también se mostraran algunos cuadros
ilustrativos, más figurativos que todo estudiante de ingeniería eléctrica debe tener
en cuenta. Y como la seguridad siempre está presente, el trabajo contiene las
distancias mínimas de seguridad del conductor.
RESUMEN
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Un conductor autoportante está especialmente concebido para tramos
relativamente cortos, adopta una configuración cilíndrica y está constituido
mediante un núcleo (materializado en un cable de acero, hierro u otro material
mecánicamente resistente) capaz de soportar su propio peso y el del componente
electroconductor.
Los tipos de conductores autoportanes más comunes son: el autoportante de
alumino, utilizado en Redes aéreas de distribución secundaria, de bajo costo y
aislamiento completo en zonas urbanas y rurales; y el de cobre utilizado en Redes
aéreas de distribución secundaria, de aislamiento completo, especialmente para
zonas corrosivas.
Dentro de los accesorios para cables autoportantes encontraremos al gancho de
suspensión, a la mordaza de suspensión, a la plancha gancho de suspensión
(para pared y para poste), conector de empalme, entre otros.
Al final se mostrara el cuadro de parámetros y factores de caída de tensión de los
cables autoportantes, algunos cuadros de diversas características solo respecto
al conductor autoportante de aluminio y por último los tipos de estructura de
extremo de línea con conductores autoportantes en redes secundarias de acuerdo
a la dirección ejecutiva de proyectos del Ministerio de Energía y Minas.
INDICE
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INTRODUCCION 2
RESUMEN 3
CONTENIDO
CAPITULO 1: CALCULOS ELECTRICOS
1.1 Calculo de caída de tensión 5
1.2 Calculo de la resistencia eléctrica del conductor 6
1.3 Calculo de la reactancia inductiva 6
1.4 Factor de potencia 7
1.5 Factor de simultaneidad 7
1.6 Distancias mínimas del conductor a superficie del terreno 8
CAPITULO 2: CALCULOS MECANICOS DE
CONDUCTORES AUTOPORTANTES
2.1 Objeto 8
2.2 Características de los cables autoportantes 8
2.3 Hipótesis de estado 9
2.4 Esfuerzos mecánicos en el conductor portante 10
2.5 Cálculo de cambio de estado 11
CAPITULO 3: TIPOS DE AUTOPORTANTES MAS COMUNES
3.1 Autoportante de aluminio 11
3.2 Autoportante de cobre 13
CONCLUSIONES 14
RECOMENDACIONES 15
ANEXOS 16
CABLE AUTOPORTANTE
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Especialmente concebido para tramos relativamente cortos, adopta una
configuración cilíndrica y está constituido mediante un alma o núcleo,
materializado en un cable de acero, hierro u otro material mecánicamente
resistente, capaz de soportar su propio peso y el del componente
electroconductor, núcleo rodeado por el citado componente electroconductor que
adopta una configuración tubular y que está estructurado a base de filásticas
convencionales, es decir arrolladas helicoidalmente, pero convenientemente
trenzadas entre sí para constituir el citado cuerpo tubular y cilíndrico.
CAPITULO 1: CÁLCULOS ELÉCTRICOS
1.1 CÁLCULO DE CAÍDA DE TENSIÓN
La fórmula para calcular redes aéreas es la siguiente:
∆V = K x I x L x 10
-3
Donde:
I = Corriente que recorre el circuito, en A
L = Longitud del tramo, en m
K = Factor de caída de tensión
Para circuitos trifásicos:
K=√3 (r1 cosα + X1 senα)
Para circuitos monofásicos:
K= 2 (r2 cosα + X2 senα)
Los factores de caída de tensión se muestran en el cuadro N° 1.
1.2 CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL CONDUCTOR
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r40°C = r20°C [1 + α (t2 - 20)]
Donde:
r40° C= resistencia eléctrica del conductor a 40° C
r20° C= resistencia eléctrica del conductor a 20 °C
α = Coeficiente de corrección de temperatura 1/°C : 0,0036
t2 = 40 °C
Las resistencias eléctricas de los conductores de fase y del portante, se
muestran en el Cuadro N° 1.
1.3 CÁLCULO DE LA REACTANCIA INDUCTIVA
Donde:
DMG = Distancia media geométrica
RMG = Radio medio geométrico
En el cuadro N° 1 se muestra las reactancias inductivas para cada
configuración de conductores.
CUADRO NO 1
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PARAMETROS Y FACTORES DE CAIDA DE TENSION DE LOS CABLES
AUTOPORTANTES
1.4 FACTOR DE POTENCIA (Cos φ):
- Para cargas de servicio particular 1,00
- Para cargas de alumbrado público 0,90
1.5 FACTOR DE SIMULTANEIDAD
- Cargas de servicio particular 0,50
- Cargas de alumbrado público 1,00
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1.6 DISTANCIA MÍNIMAS DEL CONDUCTOR A SUPERFICIE DEL
TERRENO
- En lugares accesibles sólo a peatones : 5,0 m
- En zonas no accesibles a vehículos o personas : 3,0 m
- En lugares con circulación de maquinaria agrícola: 6,0 m
- A lo largo de calles y caminos en zonas urbanas : 6,0 m
CAPITULO 2: CÁLCULOS MECÁNICOS DE CONDUCTORES
AUTOPORTANTES
2.1 OBJETO
Los cálculos mecánicos tienen la finalidad de determinar las tensiones y
flechas en las diversas condiciones de operación.
2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS CABLES AUTOPORTANTES
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2.3 HIPOTESIS DE ESTADO
Las hipótesis de estado para los cálculos mecánicos del conductor se definen
sobre la base de los factores meteorológicos.
- Velocidad del Viento
- Temperatura
- Hielo
Sobre la base de la zonificación del territorio del Perú, definir las Hipótesis de
estado según el Código Nacional de Electricidad Suministro y SENAMHI; a
continuación las hipótesis base ha considerar para el cálculo:
HIPOTESIS N° 1: CONDICION DE MAYOR DURACION (EDS)
- Temperatura : Media anual (entre 15 y 25 °C, salvo
excepciones)
- Velocidad de viento : Nula
- Sobrecarga de hielo : Nula
HIPÓTESIS N° 2: DE MÍNIMA TEMPERATURA Y MÁXIMA VELOCIDAD
- Temperatura : Mínima
- Velocidad de viento : Máxima
- Sobrecarga de hielo : Nula
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HIPÓTESIS N° 3: DE MÁXIMA TEMPERATURA
- Temperatura : 40 °C
- Velocidad de viento : Nula
- Sobrecarga de hielo : Nula
HIPÓTESIS N° 4: DE MÁXIMA CARGA DE HIELO
- Temperatura : Mínima
- Velocidad de viento : 50 % de la Velocidad Máxima
- Sobrecarga de hielo : 6 mm de espesor
En el caso que los Consultores, luego de evaluar las condiciones climáticas
particulares en el ámbito de cada proyecto, encontraran diferencias significativas
respecto a las condiciones consignadas aquí, se pueden plantear las
modificaciones pertinentes.
2.4 ESFUERZOS MECÁNICOS EN EL CONDUCTOR PORTANTE
- El esfuerzo del conductor portante de aleación de aluminio será en todos los
casos, de 52,3 N/mm², aproximadamente 18% del esfuerzo de rotura del
conductor.
- El esfuerzo máximo del conductor no superará 176 N/mm².
- Cuando, debido a la presencia de hielo, los esfuerzos en el conductor portante
sobrepasaran lo máximo establecido, el consultor podrá adoptar un esfuerzo EDS
menor a 52,3 N/mm².
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2.5 CÁLCULO DE CAMBIO DE ESTADO
Los cálculos de cambio de estado se han efectuado mediante la ecuación cúbica
cuya expresión matemática es:
Donde:
Ti = Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición i, en N/mm².
D = Vano de cálculo, en m.
E = Módulo de elasticidad final del conductor, en N/mm²
S = Sección del conductor en mm²
Wi = Carga en el conductor en la condición i
ti = Temperatura en la condición i
α = Coeficiente de dilatación (1/°C)
Las longitudes de vanos serán calculadas según la normatividad y necesidades
de las aplicaciones.
CAPITULO 3: TIPOS DE AUTOPORTANTES MAS COMUNES
3.1 AUTOPORTANTE DE ALUMINIO
DESCRIPCION:
Cable formado por un conjunto de varios conductores cableados de aluminio puro,
cada uno aislado con polietileno reticulado (XLPE) y reunidos alrededor de un
elemento portante.
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CAAI: El portante es de aleación de aluminio, que cumple también la función de
neutro. Si el portante es desnudo se le antepone ND y si es aislado se le
antepone NA.
CAAI-S: El portante es de acero galvanizado grado EHS, aislado con XLPE
Norma de Fabricación: NTP 370.254
APLICACIONES:
Redes aéreas de distribución secundaria, de bajo costo y aislamiento completo en
zonas urbanas y rurales. Se instalan es postes o adosados a muros. No requieren
el uso de aisladores. Temperatura de Operación: 90°C.Se instalan tanto en postes
como adosados a muros, en ambos casos, con los debidos accesorios.
TENSIÓN DE DISEÑO
U0 / U = 0,6/1 KV
TEMPERATURA DE OPERACIÓN
90º C en el conductor, para operación continua.
130ºC en condiciones de emergencia.
250ºC en condiciones de corto circuito.
PRECAUCIONES ESPECIALES
Se recomienda no emplear estos cables en zonas de ambiente salino o
contaminado, dada la escasa resistencia a la corrosión del aluminio.
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Las derivaciones y conexiones con cables de cobre deben hacerse mediante el
empleo de técnicas adecuadas.
Durante las labores de instalación debe cuidarse de no dañar la superficie del
cable.
3.2 AUTOPORTANTE DE COBRE
DESCRIPCION:
Cable formado por un conjunto de varios conductores cableados de cobre suave,
cada uno aislado con polietileno reticulado (XLPE) y reunidos alrededor de
un elemento portante aislado con XLPE.
CAI: El portante es cableado de cobre duro, que cumple también la función de
conductor neutro.
CAI-S: El portante es de acero galvanizado grado EHS.
Norma de fabricación:
NTP 370.254
APLICACIONES:
Redes aéreas de distribución secundaria, de aislamiento completo, especialmente
para zonas corrosivas. Se instalan en postes o adosados a muros. No requieren
el uso de aisladores.
Temperatura de Operación: 90°C.
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CONCLUSIONES
Con estos pequeños conceptos y cuadros iterativos podemos decir que los
conductores autoportantes son esenciales en todas las instalaciones eléctricas y
más que todo en aquellas que se hacen en las zonas rurales, y muy importantes
ya que también algunas veces pueden servir de neutro.
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RECOMENDACIONES
Podemos decir que para una instalación segura debemos tomar en cuenta que
tipo de materiales se esta usando por ejemplo los conductores autoportantes
saber su origen de procedencia, y calidad de producto que se esta empleando en
la obra, las distancias minimas para poder conectar los conductores, las
temperaturas promedio que puede soportar cada uno de ellos como también la
altitud.
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ANEXOS
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ANEXO N°1: ACCESORIOS PARA CABLES AUTOPORTANTES
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PRECIOS EN EL MERCADO
Cables Eléctricos Autoportantes y de Aluminio
Carrete de Conductor de Al de 25 mm2 por 250mts Precio S/. 220.60
Carrete de Conductor Autoportante 2x16/25 por 536ml Precio S/. 1624.93
Carrete de Conductor Autoportante 2x16/25 por 136ml Precio S/.412.29
Carrete de Conductor Autoportante 1x 16/25 por 518ml Precio: S/.1029.89
Carrete de Conductor Autoportante 1X16+16/25 por 700ml Precio: S/.2127.41
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Carrete de Conductor de Al de 25 mm2 por 492ml Precio: S/.434.14
Carrete de Conductor Autoportante 1X16+25 por 400ml Precio: S/.795.28
*Marcas Indeco y Phelp Dodge
ANEXO N°2: ESTRUCTURAS DE DISEÑO
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