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Redes de Distribución Subterránea
Relator Jorge Valenzuela Alvarado Carmen G. Valenzuela Arenas
Organiza: Área de Servicios Eléctricos
CAPACITA UC
Filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile
Objetivo General
• Consolidar los conocimientos técnicos de los participantes, capacitándolos para desarrollar, ejecutar e inspeccionar proyectos de tendidos subterráneos que serán parte de las redes de distribución existentes.
Objetivos Específicos
1. Identificar los conceptos básicos de Redes Subterráneas.
2. Analizar la legislación nacional y la normativa existente acerca de redes subterráneas.
3. Estudiar las partes constituyentes de una red subterránea y su interrelación.
4. Describir y aplicar métodos de inspección de redes subterráneas.
Metodología
Duración: 40 horas
• Primera etapa: 16 horas de capacitación directa.
• Segunda etapa: seguimiento en tres módulos de 8 horas.
• Capacitación en competencias
Explosión
Calle Serrano Valparaíso 2007
Diario El Mercurio, 4 de febrero de 2007:
• Tal como se había anunciado, pasadas las 19:30 horas el gobernador provincial de Valparaíso, Ricardo Bravo, entregó el balance oficial de víctimas tras el incendio que ayer en la mañana devastó un sector de alto valor patrimonial, en calle Echaurren.
• "Se ha logrado establecer conjuntamente entre Investigaciones, Carabineros y Bomberos que existen hasta el momento reportadas 13 personas desaparecidas, de las cuales ya podemos decir que hay dos que han sido encontradas vivas en otros puntos de la ciudad. Y hasta el momento, por lo tanto, hay 11 personas que se encuentran desaparecidas", informó Bravo.
Cooperativa.cl 2007:
• Gobierno decidió sumarse a querella contra responsables de explosión en Valparaíso.
• El fiscal Pablo Gómez ya tiene en expediente las cinco perforaciones encontradas en el ducto de GasValpo bajo las construcciones destruidas.
• SEC pidió análisis de riesgos a empresas de electricidad y combustibles de Valparaíso, luego de la explosión que terminó con la vida de cuatro personas y que dejó a 50 damnificados, la superintendencia del ramo continúa con el sumario para esclarecer los hechos.
• El gerente de GasValpo, Luis Kipreos, indicó el jueves que, de acuerdo con investigaciones de la empresa, un cable eléctrico de gran intensidad produjo descargas de 2.000 grados Celsius sobre la cámara metálica y el ducto de polietileno de alta densidad de la empresa GasValpo, descarga que perforó las tuberías y generó la emanación y explosión de gas del 3 de febrero pasado.
• 14/06/2007: Fiscalía confirmó responsabilidad de empresas de gas y electricidad: El Ministerio Público concluyó la etapa de investigación y busca determinar el grado de culpa de Chilquinta y Gasvalpo en la explosión que mató a cuatro personas.
• 17/12/2007: Gerentes de Gasvalpo y Chilquinta serán formalizados por explosión de calle Serrano
¿Qué es un plan de evaluación integridad de Redes Subterráneas?
Línea Base
Cumplimiento
Normativo
Evaluación
de Riesgo
Plan Normalización
(Respuesta)
Plan Inspección
Plan Prevención
y Mitigación
Inicio Plan
CICLO PLAN DE INTEGRIDAD
EVALUACIÓN INICIAL CICLO PERMANENTE
INFORMACIÓN
Línea Base
Cumplimiento
Normativo
Evaluación
de Riesgo
Plan Normalización
(Respuesta)
Plan Inspección
Plan Prevención
y Mitigación
Inicio Plan
CICLO PLAN DE INTEGRIDAD
EVALUACIÓN INICIAL CICLO PERMANENTE
INFORMACIÓN
Red Profundidad de la
Red
Distancia a otros
servicios
Tendido de
conductores
MT 98% 97% 95%
BT 67% 82% 52%
Red Profundidad de la
Red
Distancia a otros
servicios
Tendido de
conductores
Protección
Mecánica de
las
Canalizaciones
MT 99% 67,2% 92,8% 100%
BT 71,6% 73,2% 58,8% 69%
¿Qué se obtiene de un plan de integridad?
Empresa 1:
Empresa 2:
Realidad actual • A la fecha, un sistema de distribución eléctrica
subterránea integral existe solo en las ciudades de Santiago y Valparaíso y ello solo está presente en los llamados cascos históricos
• En los restantes sectores de esas ciudades y en otras partes del país distribuciones subterráneas existen solo como parte de un sistema híbrido, aéreo-subterráneo de construcción no del todo racional y orgánica
CAPACITA UC
CONTEXTO DEL PROBLEMA
CANALIZACIONES Factores de corrección de la capacidad de transporte de corriente de
conductores
CAPACITA UC
• SITUACIÓN LEGAL
La base de la explotación de todo sistema eléctrico se encuentra en el DFL 4 de 2007; la Ley General de Servicios Eléctricos
Esta ley regula aspectos técnico - administrativos, con casi nula mención a aspectos técnicos.
Aspectos técnicos generales se encuentran en el Reglamento Eléctrico DS 327 de 2003. Sin embargo allí no se encuentra nada tan específico como técnicas de tendidos subterráneos.
CONTEXTO DEL PROBLEMA
CANALIZACIONES Factores de corrección de la capacidad de transporte de corriente de
conductores
CAPACITA UC
• En teoría la regulación técnica de este tipo de redes se encuentra en la norma NSEG 5 En 71, que tiene su base en el Reglamento de Corrientes fuertes de 1954 y por ello sus disposiciones están obsoletas.
• Algunas alusiones secundarias se encuentran en la norma NSEG 6 En 71, sobre cruces y paralelismos, también faltas de actualización
• Las disposiciones de la sección 8.2.15 de la Norma NCh Elec 4/2003, establecen términos técnicos más actualizados.
• Aún cuando esta se supone aplicable solo a instalaciones de consumo, por la generalidad de los principios expuestos, ellos serían aplicables a la construcción de redes subterráneas de distribución
CONTEXTO DEL PROBLEMA
CANALIZACIONES Factores de corrección de la capacidad de transporte de corriente de
conductores
CAPACITA UC
• No obstante lo dicho, los principios establecidos en aquella norma no son suficientes y no todos ellos son aplicables a distribución pública, lo cual, sumado a la obsolescencia de los otros cuerpos normativos comentados, ha obligado a las empresas eléctricas ha dictar y mantener sus propias normas constructivas internas.
• De estas, la que se muestra como más completa y actualizada es la norma de CHILECTRA.
CONTEXTO DEL PROBLEMA
• Establecido un contexto legal de escasa definición y un contexto normativo en gran parte obsoleto e insuficiente, será de gran importancia definir el problema desde un punto de vista técnico y de estricto cumplimiento de las reglas del arte y el buen construir.
• Para ello, como mínimo se dará un enfoque orientado desde los siguientes puntos de vista:
CAPACITA UC
CONTEXTO DEL PROBLEMA
• Condicionantes del proyecto – técnicas, económicas, sociales
• Seguridad – de personas y del entorno
• Impacto ambiental – físico y social
• Tecnología de materiales empleados
• Tecnología de métodos de construcción y tendido
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CONTEXTO DEL PROBLEMA
• La aparición de una conciencia ambientalista cada vez más fuerte ha ido obligando a las empresas eléctricas a considerar en sus proyectos de ampliación de redes incluir zonas cada vez más extensas de tendidos subterráneos.
• Esto se ha producido fundamentalmente en zonas comerciales y barrios constituidos por condominios cerrados.
• La unión entre las redes aéreas existentes y las nuevas distribuciones subterráneas, en esta etapa de transición, no siempre se han ejecutado cumpliendo criterios técnicos sólidos
CAPACITA UC
CONTEXTO DEL PROBLEMA
• Urbanísticamente no se ha tomado conciencia de lo que significa una red subterránea de distribución y las que se están construyendo lo hacen enfrentando características que condicionan negativamente el proyecto.
• Trazado vial
• Espacios disponibles en este trazado vial
• Difícil y deficiente coordinación con otros servicios (Agua, alcantarillado, gas, telefonía, cable).
CAPACITA UC
CONTEXTO DEL PROBLEMA
• Se estima necesario que las Empresas Eléctricas, a través de sus órganos representativos (p.e. Asociación de Empresas) hagan ver estas dificultades a las autoridades competentes, con el fin de delimitar responsabilidades y de modo de no ir estableciendo un sistema de distribución inorgánico, que más temprano que tarde empezará a mostrar sus falencias y no entregará un servicio seguro, confiable y continuo. (Con las Empresas como responsables)
CAPACITA UC
CONTEXTO DEL PROBLEMA
Dentro de este contexto poco auspicioso se tratará de exponer algunos principios básicos de diseño de sistemas subterráneos, teniendo como objetivo el lograr un sistema técnica, económica, social y ambientalmente satisfactorio, considerando que se está en los inicios del proceso y que por ello es posible este desarrollo armónico, si el problema se enfrenta con un criterio sano y este criterio se mantiene a lo largo del tiempo
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• Como en todo sistema de distribución, se parte de la base de existen fuentes disponibles de energía en un extremo y en el otro existen usuarios que necesitan de esa energía.
• El problema se reduce a conectar esos dos extremos con un medio eficiente y amigable.
• Por ello la base de este sistema serán los conductores que permitan el paso de esta energía, lo demás serán equipos y materiales complementarios
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EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE CANALIZACIONES SUBTERRÁNEAS DEBE REGIRSE POR:
• CUMPLIMIENTO DE NORMAS SOBRE LA MATERIA
• LA APLICACIÓN DE LAS BASES TEÓRICAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
• LAS CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE OPERACIÓN NORMAL Y BAJO CONDICIONES DE FALLA EN EL PUNTO DEL SITEMA ELÉCTRICO EN QUE SE CONSTRUIRÁ
CAPACITA UC
• NORMAS ESPECIFICAS APLICABLES • En el país hay pocas disposiciones normativas
específicas sobre el tema • Las disposiciones vigentes están contenidas en tres
normas de SEC • NCh Elec 4/2003 – Sección 8.2.15 • NSEG 5 En 71 – Capítulo VII • NSEG 20 En 78 – Sección 8 – Subestaciones en
bóvedas. (Se adjuntan textos aplicables respectivos)
NORMAS GENERALES NSEG 8En 78.- Tensiones normales
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• RESPECTO DE LA NORMA NCh 4 SUS DISPOSICIONES BASICAMENTE ESTÁN ORIENTADAS AL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE INSTALACIONES DE CONSUMO, PERO HAY EN ELLAS PRINCIPIOS DE APLICACIÓN GENERAL QUE PUEDEN APLICARSE A REDES PÚBLICAS.
• LAS DISPOSICIONES DE LA NORMA NSEG 5 SON DE UN ALCANCE MUY LIMITADO, DE CARÁCTER MUY GENERAL Y POR ELLO DE ESCASA APLICACIÓN PRACTICA. SE HACE REFERENCIA ALLÍ DE LAS DISPOSICIONES DE LA NCh 4 APLICABLES.
• EN LA NORMA NSEG 20 SE REGULA LA INSTALACIÓN DE SUBESTACIONES SUBTERRÁNEAS INSTALADAS EN BÓVEDAS, CON UN ENFOQUE ORIENTADO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN EN INSTALACIONES DE CONSUMO
CAPACITA UC
CAPACITA UC
Tensiones normales
La norma NSEG 8 En 75 fija los valores de tensión y de frecuencia para la operación de instalaciones o sistemas eléctricos Fija las tolerancias respecto de los valores nominales definidos Fija los límites entre escalones de tensión de operación para las diversas zonas de los sistemas eléctricos. Las subdivisiones establecidas por esta norma son: Bajas tensiones: Con dos categorías • Tensión reducida: tensiones comprendidas entre 0 y 100 V • Baja Tensión: Tensiones comprendidas entre 100 V y 1.000V Altas Tensiones: Con tres categorías • Media Tensión: tensiones comprendidas entre 1 kV y 60 kV • Alta tensión: Tensiones comprendidas entre 60 kV y 220 kV • Tensión Extra Alta: tensiones con valores superiores a 220 kV
NORMA NSEG 8En 75
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VALORES TENSIÓN OPERACIÓN SISTEMAS ELÉCTRICOS
Tensión máxima de equipos
Volt
Tensión nominal de la instalación
Volt
Regulación permisible
% OBSERVACIONES
BAJA TENSIÓN
400/231 38/220
7,5
Sistema trifásico con neutro físico
525(*) 500 Sistema trifásico sin neutro físico
690(*) 660
MEDIA TENSIÓN
Tensión máxima de equipos
kV
Tensión nominal de la instalación
kV
Regulación permisible
% OBSERVACIONES
2,75 2,40
6,0(**) Sistema trifásico sin neutro físico
3,60 3,30
5,00 4,16
7,20 6,60
15,00 13,20
25,80 23,00
36,00 33,00
48,30 44,00
ALTA TENSIÓN
72,5 66 6,0(**)
Sistema trifásico sin neutro físico 123 110
170 154 ± 5 (**)
245 220
EXTRA ALTA TENSIÓN
420 380 ± 5(**) Sistema trifásico sin neutro físico
525 500
(*) Valores no definidos por la norma. Se han tomado referencias de normas internacionales.
(**)Valores fijados por el DS 327 de 1997.El tiempo de medición será de una semana y los valores indicados se deben cumplir el 95% de este tiempo.
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NORMA NSEG 8En 75
La descoordinación al momento de dictar la ley en 1982, ha conducido a una serie de incongruencias con respecto al texto del DS 327. Así por ejemplo ese texto define como Alta Tensión a toda tensión superior a 400 V, lo cual no es coherente con la normalización internacional ni con ningún principio técnico. Tampoco es consistente con las disposiciones transitorias del propio Decreto, puesto que se establece allí el valor de 1.000 Volt, como límite de definición de Baja tensión, a propósito de los equipos de medida instalados en sistemas 380/220. Artículo 25.
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La norma NSEG 8 En 75 fija en 50 Hz la frecuencia nominal de todas las instalaciones eléctricas del país destinadas a servicio público, con una variación tolerable de 0,5 Hz.
FRECUENCIA NOMINAL
• LAS REDES SUBTERRÁNEAS DE DISTRIBUCIÓN SE CONSTRUIRÁN EN MT O EN BT, SEGÚN LAS NECESIDADES DE CADA SITUACIÓN
• DESDE UN PUNTO DE VISTA DE PROYECTO EXISTIRÁN DIFERENCIAS DEFINIDAS POR LAS TENSIONES DE TRABAJO
• DESDE UN PUNTO DE VISTA CONSTRUCTIVO GENERAL OBEDECEN A PRINCIPIOS COMUNES CON DIFERENCIAS EN TEMAS ESPECÍFICOS RELACIONADOS FUNDAMENTALMENTE CON SEGURIDAD Y AISLACIONES
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Distribución subterránea
• MT Y BT SE RELACIONAN EN FORMA DIRECTA A TRAVÉS DE LAS SUBESTACIONES.
• DEPENDIENDO DE LAS CONDICIONES LOCALES ESTAS SUBESTACIONES PODRÁN SER DE MONTADAS EN FORMA SUBTERRÁNEA O SUPERFICIE .
• ESTAS FORMAS CONSTRUCTIVAS SE ANALIZARÁN EN DETALLE
CAPACITA UC
Distribución subterránea
DESDE UN PUNTO DE VISTA GENERAL EL PROYECTO DE UNA RED SUBTERRÁNEA DEBE CUMPLIR LAS SIGUIENTES ETAPAS: • Definición de necesidades • Definición del trazado óptimo • Elaboración anteproyecto • Dimensionamiento:
• Determinación de la demanda • Definición de factores aplicables y aplicados • Definición del tipo de tendido • Selección de equipamiento y materiales adecuados
• Desarrollo del proyecto • Planos, Especificaciones y Presupuesto • Programa de trabajo
CAPACITA UC
Distribución subterránea
CAPACITA UC
PARA EFECTOS DE DESARROLLO DE ESTA CAPACITACIÓN SE HA ASUMIDO QUE LOS PARTICIPANTES DOMINAN LAS TÉCNICAS DE CALCULO Y DISEÑO, DE MODO QUE EL ENFOQUE DE LA EXPOSICIÓN SERÁ BASICAMENTE TECNOLÓGICO CON DEFINICIONES Y ORIENTACIONES APLICABLES A SITUACIONES COMUNES EN TERRENO. SOBRE LA BASE DE ESTA CONSIDERACIÓN SE EXPONDRÁN CARACTERÍSTICAS DE MATERIALES, EQUIPOS Y METODOLOGÍAS DE TRABAJO USUALES EN EL ASPECTO CONSTRUCTIVO DE LAS REDES SUBTERRÁNEAS. NO OBSTANTE LO DICHO SE RECORDARÁN EN FORMA RÁPIDA ALGUNOS CONCEPTOS NECESARIOS DE APLICAR EN EL PROYECTO DE REDES.
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CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA
La finalidad de un sistema de distribución es llevar la energía eléctrica desde las subestaciones receptoras hasta los consumidores individuales.
Para diseñar adecuadamente el sistema se dispone de una serie de factores definidos por la técnica y por ello controlables.
Existe un factor que no es posible controlar totalmente: el comportamiento de los consumidores
Para conseguir un adecuado diseño de los sistemas será necesario hacer una proyección lo más exacta posible de este comportamiento
Lo primero para lograrlo es establecer una buena clasificación de los tipos de consumidores
CAPACITA UC Referente de clasificación Clasificación
Ubicación geográfica o entorno Centros ciudadanos
Urbanos
Tipo de consumidor o establecimiento Domésticos (Residencial)
Comercial (solo comercio y servicios)
Dependencia del servicio eléctrico
Crítico
Emergencia
Normal
Efectos sobre otras cargas y sobre el diseño y
operación de sistemas
Transitorio (cíclico y no cíclico)
Régimen permanente (normal)
Programa de servicio eléctrico
Residencial
Iluminación comercial
Potencia comercial
Consideraciones especiales
Automatización y otros procesos supercríticos en los
cuales una interrupción del servicio puede resultar muy
costoso
Cargas sensibles a las variaciones de voltaje
CLASIFICACIÓN DE LOS CONSUMIDORES
Desde un punto de vista técnico general una distribución subterránea puede ser clasificada en dos grandes tipos:
• Distribución en anillo network
• Distribución radial
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SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN
La distribución network busca asegurar la máxima continuidad de servicio – sobre 99% - y la mejor calidad de los parámetros de distribución- Voltaje, Frecuencia.
Por características y sus costos de construcción y operación se lo reserva para zonas consideradas estratégicas, en Santiago atiende solo el llamado “Barrio Cívico”- Palacio de Gobierno, Ministerios, Centro Administrativo Comercial.
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DISTRIBUCIÓN NETWORK
CAPACITA UC • ESTABLECIDAS ESTAS PREMISAS BASICAS SE DESARROLLARÁN LOS SIGUIENTES ASPECTOS:
• Tipos de tendidos posibles • Materiales básicos
• Conductores – Consideraciones técnicas. Metodologías de trabajo • Ductos - Consideraciones técnicas. Metodologías de trabajo
• Necesidades constructivas • Bancos de ductos – Limitaciones teóricas. Metodologías de trabajo • Cámaras – Clasificación según aplicaciones. Consideraciones técnicas
constructivas.
• Puntos notables • Uniones y derivaciones – Consideraciones teóricas. Metodologías de
ejecución • Aislaciones – Tipos aplicables. Metodologías de ejecución
• Equipos y equipamiento • Subestaciones – Formas constructivas. Condiciones de instalación • Equipos de protección y maniobra. Tecnología disponible
• EN UNA CANALIZACIÓN SUBTERRÁNEA LOS CONDUCTORES PUEDEN SER TENDIDOS DIRECTAMENTE EN TIERRA O TENDIDOS EN DUCTOS.
• EN EL PAÍS SE HAN HECHO CASI EXCLUSIVAMENTE CANALIZACIONES EN DUCTO EN LOS ÚLTIMOS 50 AÑOS
• TODOS LOS CONDUCTORES UTILIZADOS PARA CANALIZACIONES SUBTERRÁNEAS SON APTOS PARA TENDIDO DIRECTO EN TIERRA. NO EXISTEN CONDUCTORES DIFERENCIADOS PARA TENDIDO EN DUCTOS
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• DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE LOS CONDUCTORES TENDIDOS EN FORMA SUBTERRÁNEA LA NORMALIZACIÓN NACIONAL DEFINE COMO TEMPERATURA AMBIENTAL DE REFERENCIA UN VALOR DE 20°C,
• EN LAS CANALIZACIONES CONVENCIONALES ESTA REFERENCIA ES DE 30° C.
• LOS CATALOGOS DE PROVEEDORES CONSIDERAN ESTA CONDICIÓN Y ENTREGAN TABLAS DE AMPACIDADES AD HOC
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EN UN TENDIDO DE CONDUCTORES DIRECTO EN TIERRA SE DEBEN CUMPLIR LAS SIGUIENTES CONDICIONES:
• Se deben respetar las profundidades mínima de enterramiento.
• Los conductores deben ser protegidos mecanicamente en todo su recorrido – hormigón pobre coloreado, ladrillos, etc.
• Sobre la protección se debe tender un medio de señalización y identificación de línea eléctrica energizada.
• Puntos notables de la canalización como derivaciones de alimentadores o alimentación a usuarios deben accesibles e identificables facilmente; por esto deben estar construidos en cámaras
• El recorrido debe ser conocido en toda su extensión y en detalle por los operadores del sistema – deben existir planos actualizados al día, disponibles en todo momento
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METOLOGÍA DE TRABAJO: • La idea guía básica de todo tendido eléctrico es
mantener la integridad de los conductores tendidos.
• Los métodos de trabajo deberán apuntar a cumplir esta condición básica.
• Los principales agente de daños posibles al conductor son: • La tensión mecánica ejercida al tirar el conductor • La abrasión sobre cubierta y aislación al arrastrar el
conductor sobre el terreno
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Tendido de conductores directo en tierra
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Carro de arrastre
Polines de apoyo cable
Carrete portacables
Cable
Procedimiento de tendido
En el modelo propuesto se respetan las dos condiciones básicas establecidas: • Él esfuerzo de tracción
es casi nulo. • No hay abrasión pues el
conductor no se arrastra
CAPACITA UC
EN UN TENDIDO DE CONDUCTORES EN DUCTOS SE DEBEN CUMPLIR LAS SIGUIENTES CONDICIONES:
• Se deben respetar las profundidades mínima de enterramiento.
• Los ductos deben ser protegidos mecanicamente en todo su recorrido – hormigón pobre coloreado, ladrillos.
• Sobre la protección se debe tender un medio de señalización y identificación de línea eléctrica energizada.
• En los puntos en que las normas lo exijan se deben construir cámaras. Las características de éstas serán acordes a las necesidades operativas y de seguridad laboral.
• Las capacidades de transporte de los conductores se fijarán de acuerdo a normas, aplicando los factores de corrección que procedan
• El recorrido debe ser conocido en toda su extensión y en detalle por los operadores del sistema – deben existir planos actualizados al día, disponibles en todo momento
• A DIFERENCIA DEL TENDIDO DIRECTO EN TIERRA EN EL TENDIDO EN DUCTOS NO ES POSIBLE EVITAR EL ESFUERZO DE TRACCIÓN DE LOS CONDUCTORES NI EL ROCE DE LAS CUBIERTAS DE LOS CONDUCTORES CON LA SUPERFICIE INTERNA DE LOS DUCTOS.
• AL EFECTUAR EL TENDIDO SE DEBERÁN UTILIZAR MÉTODOS DE TRABAJO QUE MINIMICEN ESTOS EFECTOS Y ELIMINEN LOS POSIBLES DAÑOS QUE ELLOS PODRÍAN PROVOCAR
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Conductores en ductos
EN LAS FIGURAS SIGUIENTES SE PROPONE UNA METODOLOGÍA DE TRABAJO QUE GARANTIZA LA INTEGRIDAD BUSCADA DE LOS CONDUCTORES; SUS CONDICIONES BÁSICAS SON:
• El esfuerzo de tracción se aplica en forma coaxial al eje longitudinal del conductor o haz de conductores tendidos.
• El esfuerzo de tracción puede regularse en forma óptima con el uso de equipos de arrastre tales como winches y disposiciones diferenciadas para los distintos calibres de conductores
• La abrasión se minimiza al evitar el arrastre de los conductores sobre el suelo
• El roce con los ductos se minimiza pues el método exige una limpieza exhaustiva de los ductos y recomienda el uso de lubricantes
• Se evitan esfuerzos de torsión pues se incluyen en el montaje dispositivos destorcedores
CAPACITA UC
Conductores en ductos
TIRO PESADO
Doble polea inclinada, anclada a la
losa de la cámara
TIRO SEMIPESADO
Doble polea, apoyo recto,
simplemente soportada
TIRO LIVIANO
Doble polea inclinada,
simplemente apoyada
TIRO MUY LIVIANO
Polea única,
simplemente apoyada
Los tiros se clasificarán según el siguiente criterio:
TIRO PESADO: Distancia entre cámaras superiores a 60 m con un máximo de dos curvas, según
norma, a lo largo del trayecto; secciones de conductor superiores a 70 mm2.
TIRO SEMIPESADO: Igual a lo anterior pero con secciones comprendidas entre 35 y 70 mm2
TIRO LIVIANO: Distancia entre cámaras no superiores a 60 m, trayecto recto, sin curvas,
secciones hasta 35 mm2
TIRO MUY LIVIANO: Igual al anterior pero con secciones no superiores a 25 mm 2
La fuerza de tiro se aplicará preferentemente mediante elementos mecánicos como tecles,
winches o tornos de velocidad baja y posible de controlar. No es recomendable efectuar el
tirado solo con tracción humana.
TIROS LIVIANOS
TIROS PESADOS
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Distintos procedimiento de alambrado
Manga de tiro
Destorcedor
Mosquetones
Cuerda de tiro
Conductor
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Herramientas para el alambrado de ductos
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En la NCh 4 /2003 existe una disposición que ha sido controvertida y resistida pues cambió radicalmente el criterio de la normativa anterior. 8.2.15.10.- En canalizaciones subterráneas está prohibido el uso de conductores designados como para instalarse en ambientes secos o húmedos, en particular los tipos TW, THW, THHN, THWN, NSYA. La razón del cambio es que este tipo de conductores no es apto para instalar en forma subterránea. Su uso fue autorizado como una condición transitoria frente a una emergencia
Canalizaciones subterráneas
• NO OBSTANTE LO INDICADO ESTOS TIPOS DE CONDUCTORES SE SIGUEN USAND0 CON RESULTADOS MUY NEGATIVOS DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA SEGURIDAD, LA CALIDAD Y CONTINUIDAD DE SERVICIO
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Canalizaciones subterráneas
• Los materiales conductores utilizados en canalizaciones subterráneas son el cobre y el aluminio
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Conductores
CAPACITA UC
Desde el punto de vista de las características mecánicas los conductores se construyen bajo dos forma básicas: •Conductores sólidos: Se los designa como alambres; formados por una sola hebra generalmente de sección transversal cilíndrica, los cuales, en razón a su menor flexibilidad y ductilidad se los construye solo en secciones bajas.
•Conductores cableados: formados por varias hebras, generalmente de forma cilíndrica, agrupadas geométricamente de modo de estar a su vez inscritas en un área circular. En cuanto a las secciones posibles de construir en esta forma no existen limitaciones, ello solo responde a las necesidades de cada caso.
DISPOSICIONES RELATIVAS A MATERIALES DE LÍNEAS.
• Los conductores para tendido subterráneo serán de construcción cableada – núcleo conductor constituído por varias hebras.
• Su construcción considera el uso de una aislación aplicada directamente sobre el conductor y una cubierta protectora, también aislante pero su función principal es la de protección mecánica
• En general en el país no se considera el uso de pantallas metálicas en cables de BT
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Conductores
CAPACITA UC
Para manejar su flexibilidad se los construye con variadas cantidades de hebras Para hebras de igual diámetro, la formación del cable obedece a la siguiente ley: N hebras = 3n 2+3n +1
Donde: N hebras = número de hebras que forman el cable n = número de capas Usualmente se limita a cinco el número de capas en la construcción de conductores cableados, aunque esto solo es una limitante práctica. Para aumentar aún más la flexibilidad del conductor obtenido es posible y usual construir hebras cableadas a su vez, obedeciendo a las mismas características de disposición geométrica de sus hebras componentes.
Conductores
CAPACITA UC
Número de capas
Número de hilos
1 7
2 19
3 37
4 61
5 91
Aplicando la expresión mostrada se obtienen las disposiciones siguientes
DISPOSICIONES RELATIVAS A MATERIALES DE LÍNEAS.
Los materiales que satisfacen las condiciones enunciadas son pocos, el Cobre, el Aluminio, Aleación de aluminio y Aluminio con alma de acero y son los que se utilizan normalmente en la distribución de energía eléctrica.
CAPACITA UC
7 hebras 19 hebras 37 hebras 61 hebras 91 hebras
7 hebras 19 hebras 37 hebras 61 hebras 91 hebras
Conductores de Cobre
Conductores de Aluminio
Graficamente las disposiciones obtenidas son las siguientes:
Conductores
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Uso de conductores de cobre
Las normas nacionales para construcción de líneas de distribución eléctrica están desarrolladas en función al uso exclusivo del cobre como conductor y el uso del aluminio ha sido forzado por consideraciones generalmente ajenas al problema técnico. Desde el punto de vista de ensayos de características de este material es usual la aplicación de las normas siguientes: • ANSI/ICEA S-76-474: Neutral- supported power cable assemblies with weather resistant extruded insulation Rated 600V.
• ASTM B1: Standard specification for hard- drawn copper.
• ASTM B3: Standard specification for soft annealed copper wire.
•ASTM B8: Standard specification for concentric-lay-stranded copper conductors, hard, medium-hard, or soft.
CONDUCTORES DE COBRE
CAPACITA UC
Por la fecha de dictación de la norma NSEG 5 no se considera en ella el empleo del aluminio como un material posible de construcción de líneas eléctricas. La entrada de este metal al país fue muy lento y se empezó a usar en la construcción de líneas de transmisión, en su forma de cable de aluminio con alma de acero (ASCR) por las ventajas económicas que traían consigo su considerablemente más bajo peso específico, diferencia que compensaba con creces su menor conductividad en relación a la del cobre. A fines de los 80, presionados por los masivos robos de líneas eléctricas de cobre ocurridos por la presión del alto precio de este material, se introdujo el uso de aluminio desnudo y luego protegido, en la distribución aérea en MT y de allí su uso se ha ido considerando frecuentemente en todo tipo de tendidos.
USO DE CONDUCTORES DE ALUMINIO
CAPACITA UC
Respecto de las características del aluminio apto para ser empleado en líneas eléctricas son aplicables las normas siguientes: •ASTM B230/B230M: Specification for aluminum 1350-H19 wire for electrical purposes.
• ASTM B231/B231M: Specification concentric-lay-stranded aluminum 1350-H19 conductors.
• ASTM B398/B398M: Specification for aluminum-alloy 6201-T81 wire for electrical purposes.
• ASTM B399/B399M: Specification for concentric-lay-stranded aluminum-alloy 6201-T81 conductors.
CONDUCTORES DE ALUMINIO
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Al aplicar un potencial eléctrico a un conductor aislado este potencial actúa sobre el sistema de aislación provocando dos tipos de solicitaciones:
• Solicitaciones de tensión.
• Solicitaciones de campo
Para tensiones definidas como Baja Tensión – igual o inferiores a 1000V según la norma NSEG 8, el efecto de las solicitaciones de campo es mínimo y no necesita ser considerado y solo se tendrán en cuenta las solicitaciones de tensión
Esto se traduce en que las aislaciones de BT son simples – una sola capa aislante. Otro tipo de aplicaciones – pantallas metálicas, cubiertas – tienen una finalidad de protección mecánica.
SOLICITACIÓN DE TENSIÓN
CAPACITA UC
Los ensayos y criterios de instalación de los equipos son referidos a solicitaciones de tensión y se definen varios parámetros de referencia:
Tensión de servicio: corresponde a la tensión nominal del sistema eléctrico, a la cual debe trabajar la aislación, en forma permanente y bajo condiciones normales. Ejemplo BT: 220/380, 500, 660V . Ejemplo MT: 12, 13,2 kV,15 kV, 23 kV.
Tensión crítica de servicio: es la máxima variación sostenida de la tensión de servicio. Ejemplo: la regulación de tensión, definida por la norma en 7,5%,. Bajo circunstancias anómalas, ejemplo sequías esa regulación se ha aumentado a 10%
Clase de aislación: es la tensión que caracteriza los ensayos de un aislante y lo determina para incorporarse a una instalación de alta tensión. Ejemplo: clase 12 kV, clase 15 kV, clase 17,5 kV, clase 25 kV.
Al definir la clase se fija una serie de parámetros que la aislación debe cumplir:
Máxima tensión alterna de corta duración (minutos) Máxima tensión continua de corta duración (minutos) Máxima tensión de impulso de breve duración (milisegundos)
SOLICITACIÓN DE TENSIÓN
CAPACITA UC
Para MT las tensiones de clase definidas según la comisión eléctrica internacional (IEC) son: Serie I (internacional): 3,6-7,2-12-17,5-24-36-48,3-52-72,5kV Serie II (USA y Canadá): 4,76-8,25-15-15,5-25,8-38-48,3-72,5kV
SOLICITACIÓN DE TENSIÓN
CAPACITA UC
Es el efecto que origina la aplicación de una solicitación de tensión en el sistema sobre un volumen microscópico de material.
Se la denomina Intensidad de Campo Eléctrico, se mide en V/m o kV/cm, y su símbolo es E.; esta solicitación depende del voltaje aplicado y de la geometría de los electrodos. Cada material se caracteriza por un valor límite de tolerancia a la solicitación de campo, denominada Rigidez Dieléctrica, cuyo símbolo es ED.
El efecto extremo de la solicitación de campo sobre una aislación es la ruptura, cuando se sobrepasa el valor tolerable de rigidez dieléctrica.
SOLICITACIÓN DE CAMPO
CAPACITA UC
La distribución del campo eléctrico será de una distribución radial simétrica, si el conductor está suficientemente separado de otros conductores activos o de otros elementos ajenos al sistema eléctrico conectados a un plano de tierra
Para un conductor operando en alta tensión las intensidades de campo la vecindad inmediata de otros conductores o elementos conectados a tierra pueden crear deformaciones de distribución del campo con valores suficientes como para romper el dieléctrico.
Esto puede ser un proceso rápido o puede producir una fatiga acelerada del dieléctrico la que terminará rompiéndolo en tiempos más prolongados pero igualmente cortos.
Para evitar la acción de elementos externos que podrían alterar la distribución simétrica de la intensidad de campo, adicional a la aislación y sobre ella se dispone una pantalla metálica
En un conductor cilíndrico, la aislación debe ser concéntrica con el conductor y tener un espesor uniforme, para mantener en su condición óptima el funcionamiento.
SOLICITACIÓN DE CAMPO SOBRE UN CONDUCTOR PROTEGIDO
CAPACITA UC
Para evitar estos efectos los conductores aislados deben agregar a la aislación propiamente tal una serie de elementos de diversas características eléctricas, la cuales tienen como función mantener la simetría en la distribución del las líneas del campo eléctrico.
SOLICITACIÓN DE CAMPO SOBRE UN CONDUCTOR AISLADO EN MT
CAPACITA UC Capacidad de transporte en Ampere de cables subterráneos clase 15 kV
Sección Aislación seca (Goma, EPR o XLPE)
90° C - Tripolar
Aislación papel 75° C - Tripolar mm2 AWG
33,6 2 145 128
35 148 133
67,4 2/0 215 189
70 219 192
107,2 4/0 280 248
120 301 280
240 432 386
253,5 500kCM 447 400
300 500 450
Consideraciones Generales • Temperaturas de servicio: 75°C para aislaciones de papel en aceite 90°C para aislaciones secas • Temperatura ambiente media: 20°C • Factor de carga 0,6 • Resistividad térmica del suelo 120°C-cm/Watt • Condiciones de instalación Dos cables tripolares en la periferia de un banco de ductos,
al centro cada cable en un ducto individual.
Cables de MT
Factor de carga - % 50 60 75 100
Factor de corrección 1,02 1 0,96 0,9
Temperatura ambiente °C 15 20 25 40
Factor de corrección 1,04 1 0,96 0,83
Resistividad térmica °C-cm/Watt 90 120 150
Factor de corrección 1,06 1 0,93
Cantidad cables en banco 1 2 3 6
Factor de corrección 1,02 1 0,95 0,83
CAPACITA UC
Para cables monopolares tendidos en ductos individuales (uno por ducto) multiplicar los valores tripolares por 1,25
Cables de MT
Los materiales típicos de aislaciones utilizadas en el país son: • PVC (cloruro de polivinilo) • EPR (Etil propileno) • R (Goma) • XLPE (Polietileno reticulado) Los materiales típicos de las cubiertas utilizadas en el país son: • PVC (Cloruro de polivinilo) • EPR (Etil propileno) • R (Goma)
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Aislaciones y cubiertas para conductores
• PARA USO EN REDES SUBTERRÁNEAS, EN EL MERCADO NACIONAL SE ENCUENTRAN DISPONIBLES DUCTOS DE PVC Y DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PE)
• UNA MENCIÓN EN LA NORMATIVA NACIONAL AL USO DE DUCTOS SE ENCUENTRA EN LA NORMA NCh 4/2003 – TABLA 8.15.
• DE ACUERDO A LO INDICADO ALLI EN REDES SUBTERRÁNEAS SE DEBERÁN UTILIZAR DUCTOS DE PVC DE USO PESADO, EN ZONAS DE TRÁNSITO LIVIANO – DUCTOS Sch 40 Y DUCTOS DE ALTO IMPACTO – DUCTOS Sch 80.
• NO SE HA CONSIDERADO EL USO DE PE, PERO LA NORMA LO ACEPTA. SOLO NO DEBE QUEDAR ENTERRADO EN TODO SU RECORRIDO
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Diámetro Espesor [mm]
PVC PE
[mm] [pulgada
s] Tipo I Tipo II Tipo III Sch 40 Sch 80
16 20 25 32
5/8 ½ ¾ 1
- - - -
- - - -
1,2 1,5 1,5 1,8
- 2,8 2,9 3,4
- 3,7 3,9 4,5
1,8 2,0 2,0 2,4
40 50 63 75
1 ¼ 1 ½
2 2 ½
- - -
1,8
1,8 1,8 1,9 2,2
1,9 2,4 3,0 3,6
3,6 3,7 3,9 5,2
4,9 5,1 5,5 7,0
3,0 3,0 4,0 4,5
90 110 140 160
3 4 5 6
1,8 2,2 2,8 3,2
2,7 3,2 4,1 4,1
4,3 5,3 6,7 7,7
5,5 6,0 6,6 7,1
7,6 8,6 9,5
10,9
5 6 - -
Las dimensiones indicadas son sólo referenciales y no se deben entender como valores de norma para la fabricación de
tuberías.
Las tuberías de PVC (conduits) de tipos I, II y III se fabrican según normas NCh 397 y 399. Los conduits de PVC Sch
(Schedule) 40 y Sch 80 se fabrican según norma ASTM 1785.
Las tuberías (conduits) tipos I y II y el de 16 mm tipo III se consideran livianos, el tipo Sch 40 es de tipo pesado y el Sch 80 se
considera de alto impacto.
Tabla Nº 8.15 Características Dimensionales de las Tuberías Plásticas Rígidas y Semirígidas
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HAY DOS ASPECTOS IMPORTANTES DE CONSIDERAR AL TENDER CONDUCTORES EN DUCTOS:
• LA CANTIDAD MÁXIMA POSIBLE DE TENDER LOS CONDUCTORES A TRAVÉS DE UN DUCTO DE DIÁMETRO INTERNO DADO
• LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE LOS CONDUCTORES PARA LA CONDICIÓN DE TENDIDO PROYECTADA
Para ambos aspectos se considerarán las disposiciones de la norma NCh 4/2003
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CON RESPECTO A LA CANTIDAD MÁXIMA DE CONDUCTORES LA NORMA ESTABLECE :
8.2.11.2.-Para fijar la cantidad máxima de conductores en una tubería se aceptará que el conductor o haz de conductores, incluyendo la aislación de cada uno de ellos, ocupe un porcentaje de la sección transversal de la tubería que esté de acuerdo a lo prescrito por la tabla Nº 8.16.
Número de conductores
1 2 3 ó más
Porcentaje ocupado 50 31 35
Tabla Nº 8.16
Porcentaje de Sección Transversal de la Tubería ocupada por los Conductores
Condiciones de aplicación de la tabla Nº 8.16: 1.Cuando se trata de tuberías de unión de gabinetes de tableros o similares, de una longitud no superior a 1 m se podrá considerar un porcentaje de área de hasta el 60 %. 2.Cuando en el cálculo de la cantidad de conductores de un determinado tipo de tubería se obtengan valores decimales, sólo se aproximará al entero superior si el decimal es de 0,8 o mayor. 3.Para combinación de conductores de diferentes secciones nominales se respetarán los valores indicados en la tabla Nº 8.16, usando las dimensiones de conductores y tuberías indicadas en las tablas Nº 8.10 y Nº 8.18, respectivamente. 4.Cuando el conductor de tierra forme parte del haz de conductores deberá incluirse en el cálculo.
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AGREGA LA NORMA A CONTINUACIÓN
8.2.11.3.- La cantidad de conductores, determinada de acuerdo a la tabla Nº 8.16 y sus condiciones de aplicación, se verificará comparando el diámetro interno de la tubería considerada con el diámetro de la envolvente teórica del haz de conductores respectivo. La diferencia entre ellos no deberá ser inferior a 12 mm, para tendidos subterráneos.
EN ESTA DISPOSICIÓN ES BÁSICO DEFINIR LO QUE SE ENTIENDE POR LA ENVOLVENTE TEORICA Y ESTA ES LA CIRCUNFERENCIA EN QUE SE PUEDE INSCRIBIR EL HAZ DE CONDUCTORES DISPUESTOS EN FORMA SIMÉTRICA
D = 2,142 d D = 2,414d D = 3d
D D
Dd d
dd
d d
d
d
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GRAFICAMENTE LA DISPOSICIÓN SE TRADUCE EN LO MOSTRADO EN LA FIGURA
ADEMÁS DE LO INDICADO SE DEBE CUMPLIR QUE: 8.2.16.8.- Se aceptará una distancia máxima de recorrido entre cámaras de 90 m, con un máximo de dos curvas y una desviación por cada curva no superior a 60º con respecto a la línea recta y radios de curvatura de 10 veces el diámetro del ducto respectivo como mínimo. Si existen más de dos curvas o una desviación superior a la señalada se deberá colocar cámaras intermedias. 8.2.16.9.- En tramos rectos se aceptará, colocar cámaras hasta, una distancia máxima de 120 m entre ellas. El ducto que se utilice en estos casos será de un diámetro mínimo de 50 mm.
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COMO CONCLUSIÓN DE LA APLICACIÓN DE LAS DISPOSICIONES INDICADAS LA NORMA FIJA PARA TENDIDOS SUBTERRÁNEOS LA TABLA 8.18, APLICABLE A DUCTOS METÁLICOS DE PARED GRUESAS Y NO METÁLICOS RIGIDOS (PVC) Y SEMIRÍGIDOS (PE), CONSIDERANDO QUE LOS CONDUCTORES TENDIDOS SON TODOS DE IGUAL SECCIÓN.
EN CASO DE TENDIDO DE CONDUCTORES DE SECCIONES DISTINTAS SE DEBERÁN APLICAR LOS CRITERIOS DE CÁLCULO EXPUESTOS O APLICAR LA TABLA 8.18, APROXIMANDO POR EXCESO.
La capacidad de transporte de corriente de un conductor está definida por la conjunción de varios factores:
• TEMPERATURA AMBIENTE DE REFERENCIA
Como se dijo, para tendidos subterráneos la temperatura de referencia es de 20° C
• TEMPERATURA DE SERVICIO
Para conductores aislados es el tipo de aislación el que fija la capacidad de transporte puesto que ésta es bastante más sensible que el conductor a la temperatura. En tendidos subterráneos la temperatura típica es 90°C
Según esto se definen las temperaturas de trabajo de los distintos tipos de aislación y se establecen tablas de capacidad de transporte.
• CANTIDAD DE CONDUCTORES EN UN DUCTO
La tabla 8.8 de la norma NCh 4/2003 establece factores de corrección por cantidad de conductores
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CANALIZACIONES Capacidad de transporte de corriente de conductores
CAPACITA UC
CANALIZACIONES Capacidad de transporte de corriente de conductores
Otro factor común, generalmente no es considerado en los proyectos es el control de pérdidas.
Al circular la corriente produce una elevación de temperatura en el conductor y esta elevación trae consigo pérdidas de potencia, las cuales deberían ser evaluadas desde un punto de vista económico.
De acuerdo a esto podría resultar inconveniente tratar de trasmitir una mayor corriente por una sección dada, si la relación costo beneficio no es positiva.
Finalmente el tendido de conductores en banco puede limitar la capacidad de transporte. Esto se analizará en la sección correspondiente a Bancos de Ductos
EXISTEN DOS CONDICONES PROPIAS DEL TENDIDO SUBTERRÁNEO QUE OBLIGAN AL USO DE DOS DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS TIPICAS:
CÁMARAS: Destinadas a facilitar el tendido de los conductores y a contener puntos notables del tendido como uniones, derivaciones, empalmes, equipos
BANCOS DE DUCTOS: Disposición constructiva en la cual se disponen varios ductos, montados paralelos próximos uno a otro, para permitir el tendido de alimentadores múltiples siguiendo un recorrido común
CAPACITA UC
CAPACITA UC
CAMARAS
EN SU CONSTRUCCIÓN LAS CÁMARAS DEBEN CONSIDERAR LOS SIGUIENTES FACTORES BÁSICOS: FACTORES DE SEGURIDAD: • La ubicación y forma constructiva de las cámaras deben garantizar la integridad física del
personal que debe trabajar en ellas • La forma constructiva de las cámaras deben garantizar la integridad física de los
conductores que pasen a través de ellas. FACTORES ERGONÓMICOS: • Las cámaras deben dimensionarse de modo de permitir un cómodo desarrollo de los
trabajos en ellas, sea que estos se desarrollen desde fuera de la cámara o con el personal en su interior.
FACTORES AMBIENTALES • Las cámaras deben diseñarse, ubicarse y construirse de modo de alterar en modo mínimo el
medio ambiente en que se instalen.
Respecto de cámaras se ha tomado como referencia la norma CHILECTRA, por ser esta empresa la que ha acumulado la mayor experiencia sobre el tema.
En este aspecto la norma NCh 4/2003, por su ámbito de aplicación – las instalaciones de consumo - es de alcance muy limitado y su aplicación no satisface todas la exigencias de una red subterránea de distribución.
CAPACITA UC CAMARAS
La norma CHILECTRA, de acuerdo a las funciones y condiciones constructivas define en general los siguientes tipos de cámaras: POR FUNCIONES • Bóvedas • Cámaras de BT • Cámaras de MT - Cámaras alumbrado público POR CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS • Camarillas de vereda • Semicámaras de vereda • Cámaras de vereda • Semicámaras de calzada • Cámaras de calzada
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REDES SUBTERRÁNEAS CÁMARAS
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Notas: 1.- Dimensiones en cm excepto indicación contraria 2.- Tolerancia dimensiones 3%
CAMARILLA DE PASO EN VEREDA 12, 23, 0,38 kV
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SEMICAMARA BT 0,70m EN VEREDA
DETALLES SEMICAMARA DETALLES TAPA SEMICAMARA MARCO SEMICAMARA
NO OBSTANTE LO CLARO DE ESTAS NORMAS CON FRECUENCIA SUS DISPOSICIONES SON SOBREPASADAS, AUN POR LA MISMA EMPRESA QUE LAS HA DICTADO
LAS FALTAS MAS FRECUENTES SON LAS SIGUIENTES:
• Deficiente construcción de los drenajes
• Falta de boquillas en la entrada y salida de los ductos
• Inexistencia o deficiente construcción de las conexiones a tierra
• Inexistencia de elementos de soporte de cables
• Total falta de orden en el paso de los cables a través de las cámaras
• Deficiente ejecución de las aislaciones en uniones y derivaciones
• Peladuras de cables para ejecución de trabajos o fines similares
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Mínimo 20 mm
Ducto
En cámaras de albañilería la boquilla debe sobresalir del muro 20
mm, para que al aplicar el estuco quede a ras del muro terminado
EstucoMuro de cámara
Boquilla
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BOQUILLAS EN TUBERÍAS
A A
CORTE A - A
Tirafondo
o perno
Tarugo o Taco
de Expansión
Madera
Tratada
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ORDENAMIENTO DE CONDUCTORES EN UNA CÁMARA
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Es frecuente que en los empalmes los ductos se entierren a una profundidad insuficiente. Ello es una fuente potencial de fallas
LA NECESIDAD DE TENDER VARIOS ALIMENTADORES DISTINTOS SIGUIENDO UN TRAYECTO COMÚN OBLIGA A LA DISPOSICIÓN CONSTRUCTIVA DENOMINADA BANCO DE DUCTOS.
ADEMÁS DE LA CONDICONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE DUCTOS EN SU CONSTRUCCIÓN SOLO REQUIERE DE MANTENER EL ORDEN Y PARALELISMO DE LOS DUCTOS MÚLTIPLES QUE LO FORMAN.
EXISTE UNA GRAN DIFICULTAD EN SU APLICACIÓN, EL CALOR GENERADO POR EL PASO DE CORRIENTE A TRAVÉS DE LOS CONDUCTORES EN LOS DISTINTOS DUCTOS INTERACTÚA LIMITANDO SERIAMENTE LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE AQUELLOS
LAS DISPOSICIONES DE LA NORMA NCh 4/2003 ENFRENTAN ESTOS ASPECTOS
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Condiciones de instalación de bancos de ductos según NCh 4/2003
8.2.16.6.-En canalizaciones formadas por varios ductos se usarán separadores ubicados a distancias convenientes para facilitar la colocación de los ductos y mantener su paralelismo. Ver hoja de norma Nº 4. 8.2.16.7.-Para las distintas disposiciones de ductos múltiples, la capacidad de radiación de calor de cada elemento se reducirá según su posición en el conjunto, de acuerdo a los porcentajes que se indican en la hoja de norma Nº 5. Estos valores deberán considerarse al determinar las secciones de los conductores que se colocarán en las tuberías que conforman el ducto múltiple. El asegurar el orden y paralelismo de los ductos tiene dos razones fundamentales: - Los factores de corrección de capacidad de transporte en bancos, tales como los mostrados en la figura sólo son válidos para separaciones uniformes entre ductos no menores a un diámetro de ducto, para separaciones menores se deberían disminuir notoriamente, llegando a imposibilitar el uso de los ductos internos. - Permitirá, en caso de ser necesario, un realambrado de los ductos sin mayores dificultades, lo cual no puede asegurarse si esas condiciones no existen
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Canalizaciones subterráneas
Características constructivas según NCh 4:
- A = 0,45m mínimo para zonas de tránsito liviano (peatones,
vehículos de pasajeros y cargas < 5 ton)
- A = 0,80 m mínimo para zonas de tránsito pesado (Vehículos
de cargas superiores a 5 ton.)
- Cama de arena fina (estuco) compactada
- Relleno con terreno natural limpio, compactado a 95%
- Alternativas de protección ductos:
- Capa 0,10 m de hormigón pobre (H15) coloreado
- Capa de ladrillos
- Cinta plástica amarilla con indicación de
presencia de riesgo
La norma no lo considera en forma explícita pero puede
construirse un banco de ductos protegido en toda su
extensión por un dado de hormigón de alta resistencia – H25
mínimo. En tal caso podrían darse las siguientes
posibilidades:
- eliminar la capa de arena
- eliminar protección de hormigón o ladrillo
- disminuir la cota A si el dado se construye en
hormigón armado
DD
D
D D D D D
Arena compactada
Ladrillos
Terreno natural compactado
Terreno natural compactadoDD
D
D D D D D
Arena compactada
Hormigón pobre coloreado
A
0.10
m
Va
ria
ble
Superficie del suelo
0.10
m
Ductos protegidos con capa de hormigón
pobre coloreado
Ductos protegidos con capa de ladrillos
Banco de ductos armado en un dado
de hormigón
Terreno natural compactado
Cinta amarilla - ¡Cuidado!Cinta amarilla - ¡Cuidado!
Terreno natural compactado
D
DD
D
D D D D D
Banco de ductos armado con separadores
2DD
DD/
2D/
2
DD
D
DD
Separador
Medio Separador
Medio Separador
Banco de ductos armado con fierro
de construcción
Materiales posibles de usar: Plástico, madera u
otros similares.
Los separadores son solo elementos de
armado del banco y por lo tanto no importa si
desaparecen en el tiempo; una vez armado el
banco, compactado el terreno o construido un
dado de hormigón de protección del banco los
separadores ya no son necesarios para
mantener el orden y el paralelismo de los
ductos.
No es aceptable el uso de separadores para
bancos de ductos telefónicos, pues no cumplen
la condición de mantener la separación de un
diámetro entre los ductos
CAPACITA UC
CONSTRUCCIÓN DE BANCOS DE DUCTOS
CANALIZACIONES Factores de corrección de la capacidad de transporte de corriente de
conductores
Radiación de calor entre
conductores dentro de un ducto
Radiación de calor entre ductos en
un banco de ductos
t ° C = temperatura ambiente
En donde corresponda, los efectos son acumulativos
CAPACITA UC
INTERACCIÓN TÉRMICA EN UN BANCO DE DUCTOS
CAPACITA UC
CANALIZACIONES Factores de corrección de la capacidad de transporte de corriente de
conductores
93
93 93
93
80 80
80 80
78 78
78 78
7676
76 76
95
95 95
95
85
85
100 100
100 100
9393
9393 79
79
79 7964
89 8971 71
7171 48 48
71 7148 48
8989 71 71
95 95
83 83
83 83
95 95
20
85
85
85
85
65
6565
65
65
6565
65
62
62
6262
6262
62
62
3838
38 38
31 31
31 31
31 31
3131 2020
20
77
91 91
9191
80
80
75
75 77
7777
47
90
9090
90 77
77
71 71
71 71
70 70
70 70
7373
73 73
55
55
52
52
47
D+d
D d
D+d2
Los factores de corrección mostrados son válidos sólo si la separación entre
ductos cumple lo mostrado en la figura
Tabla Nº 8.8 Factor de Corrección de Capacidad de Transporte de Corriente
por Cantidad de Conductores en Tubería.
Cantidad de conductores
Factor de corrección
fn
4 a 6
7 a 24
0,8
0,7
25 a 42
sobre 42
0,6
0,5
Tabla Nº 8.9 Factor de Corrección de la Capacidad de Transporte de Corriente
por Variación de Temperatura Ambiente. Secciones Métricas.
Temperatura ambiente
[º C]
Factor de corrección
ft
10
15
20
25
1,22
1,17
1,12
1,07
30 1,00
35
40
45
50
55
60
65
0,93
0,87
0,79
0,71
0,61
0,50
-
CAPACITA UC
Factores de corrección
Capacidad de Transporte
• Siendo: • If = Capacidad de transporte de corriente final en un conductor instalado en
un banco de ductos, en la posición f. • It = Capacidad de transporte a 30° C, según Tabla 8.7.a de la norma NCh 4 • ft = Factor de corrección por temperatura, Tabla 8.9 de la norma NCh 4 • fc = Factor de corrección por cantidad de conductores en un ducto individual,
según Tabla 8.8 de la norma NCh 4 • fp = Factor de corrección para la posición f dentro del banco, según el gráfico
de Hoja de Norma N° 5, NCh 4.
pcttf fffII ***
CAPACITA UC
Distribución en MT Corrección de capacidad de transporte corriente
para un conductores aislados
Ejemplo de aplicación:
Calcular la capacidad de transporte de los alimentadores de la figura, para las distintas posiciones dentro del banco de ductos.
El conductor utilizado será un tipo XT, con secciones de:
Alimentadores 1, 3, 4 y 6 = 53,5 mm2
Alimentador 2 = 42,4mm2
Alimentador 5 = 67,4 mm2
Temperatura de referencia =
1 2 3
4 5 6
95
95
95
95
85
85
CAPACITA UC
Distribución en MT Ejemplo de cálculo corrección de
capacidad de transporte
Sección
[mm2]
Temperatura de servicio [º C]
60 75 90
Tipos TW, UF Tipos THW, THWN, TTU, TTMU,
PT, PW
Tipos THHN, XT, XTM, EVA,
USE-RHH, USE-RHHM, ET, EN
Grupo A Grupo B Grupo A Grupo B Grupo A Grupo B
33,6 95 140 115 170 130 190
42,4 110 165 130 195 150 220
53,5 125 195 150 230 170 260
67,4 145 225 175 265 195 300
85 165 260 200 310 225 350
Reproducción parcial de la Tabla 8.7a
CAPACITA UC
Capacidad de transporte de conductores
Alimentador
Factor corrección
1, 3, 4 y 6
53,5 mm2
2
42,4 mm2
5
67,4 mm2
Referencia
Por cantidad conductores fc 0,8 0,8 0,7 Tabla 8.8
Por temperatura ambiente ft 1,12 1,12 1,12 Tabla 8.9
Por posición en banco fp 0,95 0,85 0,85 Hoja de Norma N° 5
Capacidad de transporte
Nominal It 170 150 195 Tabla 8.7 a
Corregida Id 145 114 130 factores
Factor de corrección medio 0,853 0,76 0,667
CAPACITA UC
Corrección de capacidad de transporte de conductores
El método de determinación de las limitantes a la capacidad de transporte en bancos de ductos definido en la norma NCh4 es básicamente empírico.
En la búsqueda de establecer un método de bases técnico-matemáticas sobre la materia se ha definido el concepto de “Resistividad Térmica”
El NEC la define como: “ La capacidad de transferir calor por conducción a través de una sustancia”
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VALORES TÍPICOS DE RESISTIVIDAD TÉRMICA SON LOS SIGUIENTES :
Hormigón = 55
Suelo húmedo (áreas costeras, presencia de napas superficiales) = 60
Papel aislante = 550
Polietileno (PE) = 450
Cloruro de polivinilo(PVC) = 650
Goma y derivados = 500
Suelos muy secos (rocosos o arenosos) = 120
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Para efectos de determinar la capacidad de transporte de corriente resultante la AIEE (Paper 57-660) propone la fórmula general siguiente :
En donde:
Tc = temperatura del conductor en °C
Ta = temperatura ambiente en ° C
ΔTd = pérdidas dieléctricas por elevación de temperatura
Rdc = resistencia del conductor en cc, a la temperatura Tc
Yc = componente de la resistencia en ac, resultante del efecto pelicular y el efecto de proximidad
Rca = resistencia térmica efectiva entre el conductor y el medio circundante
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𝑰 = 𝑻𝒄 − (𝑻𝒂 + ∆𝑻𝒅)
𝑹𝒅𝒄 𝟏 + 𝒀𝒄 𝑹𝒄𝒂
• Como dato de referencia el NEC establece que la resistividad térmica promedio para el 90% de los suelos de EE.UU es de 90
• Sobre la base de la aplicación de esta fórmula el NEC, en su Anexo B, establece una serie de tablas de capacidades de transporte corregidas para diversas disposiciones constructivas de bancos de ductos.
• En tanto el criterio NCh 4 establece factores de corrección diferenciados, dependiendo de la ubicación de cada ducto individual dentro del banco, el criterio resistividad térmica fija un factor de corrección medio de aplicación general a un ducto dado. Esto podría producir efectos económicos en uno u otro sentido. Analizar
• Se debe tener en cuenta que para aplicar esta tablas se han definido ductos armados dentro de una envolvente de hormigón, lo cual fija condiciones ventajosas de resistividad térmica y no es una disposición constructiva común en el país.
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Como consideración final se debe indicar lo siguiente:
• Se aprecia que hay una relación entre la resistividad eléctrica y la resistividad térmica del suelo y bajo esta premisa se podría extrapolar la conclusión que el promedio de resistividad térmica de los suelos del país es alta (¿120 o más?)
• No existe en el país experiencia en el manejo de este concepto y su medición, de acuerdo a la metodología establecida en las normas conocidas, no es posible de desarrollar en nuestros suelos (salvo contadas excepciones) precisamente por su calidad
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En el contexto descrito, en tanto no se acumule la experiencia suficiente como para establecer valores típicos y una estadística confiable de resultados obtenidos, se recomienda seguir usando el criterio establecido en la NCh4
CAPACITA UC
CAPACITA UC
El hacer una unión o derivación en un cable tiene las implicancias siguientes:
• Para asegurar la continuidad eléctrica, al efectuar cualquiera de estas acciones se ha debido retirar un tramo de aislación del o los cables comprometidos.
• Por la misma razón expuesta se debe emplear métodos de interconexión que garanticen una alta conductividad y su permanencia en el tiempo.
• Dependiendo de su uso futuro (ejemplo: empalmes) podría resultar necesario que una derivación necesite ser desmontable
• Como resultado final los conductores participantes y los medios de conexión utilizados deben ser recubiertos de un medio aislante que garantice una calidad dieléctrica a lo menos igual a la de la aislación original de los conductores
CONSIDERACIONES GENERALES
CAPACITA UC
Lo indicado define las condiciones de ejecución de una unión o derivación, en la cual se deberán cuidar los siguientes aspectos:
• Manejo de los conductores
• Definición de los medios de conexión adecuados
• Definición de los medios de recuperación de la aislación adecuados
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En este aspecto pareciera que lo se diga será obvio
¿Es tan así?
• Los cortes de conductor necesarios para la ejecución de uniones y derivaciones deben efectuarse con las herramientas adecuadas y con una metodología segura (Calidad de mano de obra)
• Para el proceso de retiro de las aislaciones se debe también usar herramientas y metodología adecuadas
• La norma NCh 4 establece que una derivación solo puede hacerse en forma directa en caso de que las secciones de los conductores participantes estén en una relación no inferior a 1/3; en caso contrario el conductor derivado debe protegerse contra sobrecargas y cortocircuitos
• No se ha utilizado la herramienta adecuada para retirar la aislación
• El procedimiento fue deficiente – se dañó el conductor y no se retiró toda la aislación.
• El conector es inadecuado (Se analizará más adelante)
Deficiente supervisión ¡Lo que parece obvio no lo es para todos!
CAPACITA UC
Los artículos 100 y 101 de la NSEG 5 dan algunas indicaciones acerca de la forma de hacer uniones y derivaciones en líneas aéreas, sin embargo allí se muestra una metodología que hoy en día está prácticamente fuera de uso, pues al mencionar la soldadura en el artículo 100, se está refiriendo a la soldadura plomo/estaño. A su vez, la disposición establecida en el artículo 101 respecto de las derivaciones es totalmente insuficiente para definir una buena ejecución de una derivación y, desde luego, no considera las actuales tecnologías disponibles. Para aclarar un tanto la situación actual se hará un rápido análisis de la teoría de contactos
CONTACTOS ELÉCTRICOS
CAPACITA UC
Para entender lo que ocurre en un contacto se debe tener en cuenta que éste se produce a nivel atómico.
Bajo esta condición no existe una superficie lisa de contacto sino que éste se producirá a través de los puntos más sobresalientes de las piezas que intervienen.
En teoría, para materiales indeformables, los puntos posibles de contacto solo serían tres, los más sobresalientes que definirían el plano de contacto elemental.
Los materiales empleados son elásticos y por lo tanto deformables, aplicando una adecuada presión sobre las piezas de unión se obtendrá un plano de contacto formado por muchos puntos.
Esta cantidad de puntos se acercan a sumar la superficie geométrica de las áreas en contacto a medida que se aumenta la presión.
Esta presión está limitada solo por las características de resistencia mecánica de las piezas de apriete.
Estas condiciones se ilustran en la figura siguiente
CONTACTOS ELÉCTRICOS
CAPACITA UC
WW +
CONTACTO SIMPLE
MATERIAL INDERORMABLECOMPRESIÓN DENTRO
DEL LÍMITE ELÉSTICO
COMPRESIÓN CON
DEFORMACIONES PLÁSTICAS
CONTACTOS ELÉCTRICOS
CAPACITA UC
La presión de contacto que se aplique dependerá si se quiere o se puede trabajar dentro de la zona de deformaciones elásticas o de las deformaciones plásticas de los materiales en contacto.
Deformaciones elásticas son aquellas que al retirar la presión aplicada las piezas y conductores que intervienen recuperan su forma original
En las deformaciones plásticas éstas son permanentes, no desaparecen al retirar la presión, pero no alcanzan al punto de fluencia del material.
La decisión de trabajar en una u otra zona debe tener en cuenta que las características de resistencia mecánica y de conductividad eléctrica de una unión.
CONTACTOS ELÉCTRICOS
CAPACITA UC
Estos parámetros tienen una variación como la mostrada en la figura siguiente.
Se aprecia que la máxima resistencia mecánica se alcanza con una menor presión aplicada que la conductividad máxima.
El mejor resultado posible se obtiene bajo una condición de compromiso, representada en el gráfico por el punto de intersección de las curvas y esta condición generalmente solo se alcanza con uniones de alta compresión
T C
T (
kg
) W
C (
)
C = Conductividad eléctrica de la un ión en mhO
T = Resistencia mecánica a la tracción en kg
P = Compresión aplicada en kg/cm2
P(kg/m2)
CONTACTOS ELÉCTRICOS
CAPACITA UC
DE ACUERDO A LO EXPUESTO UN CONTACTO PUEDE HACERSE CON BAJA COMPRESIÓN, CON COMPRESIÓN MEDIA O CON ALTA COMPRESIÓN.
PARA CADA CASO EXISTIRÁN REPRESENTANTES TÍPICOS Y METODOLOGÍAS DE EJECUCIÓN PARTICULARES
CONTACTOS ELÉCTRICOS
• Los representantes típicos de contactos de baja compresión son aquellos en que los conductores participantes se enrollan entre si
• Dado que la calidad eléctrica de este tipo de contactos es baja, esta se debe mejorar.
• Como medio de mejoramiento se emplea la soldadura plomo/estaño (su finalidad no es mecánica como se cree comunmente)
CAPACITA UC
CONTACTOS DE BAJA COMPRESIÓN
• EN ESTE CASO LA COMPRESIÓN SE APLICA A LOS CONDUCTORES EN CONTACTO A TRAVÉS DE PIEZAS INTERMEDIAS – LAS PRENSAS O TERMINALES
• LA COMPRESIÓN SE LOGRA POR EL APRIETE DE UNO O MÁS PERNOS QUE SON PARTE DE LA PRENSA.
• EL APRIETE SE APLICA MEDIANTE LAS HERRAMIENTAS ADECUADAS – LLAVES DE TORQUE O SIMPLES DE DISTINTAS FORMAS (Punta – Corona – Dado ¡NUNCA ALICATES!)
El uso de llaves simples esta condicionado a la calidad de la mano de obra
CAPACITA UC
CONTACTOS DE COMPRESIÓN MEDIA
CAPACITA UC
EL USO DE TERMINALES CONSTITUYE UN HIBRIDO
POR EL LADO DEL CONDUCTOR SE UTILIZA UN CONTACTO DE ALTA COMPRESION
POR EL LADO DEL CONTACTO SE UTILIZA COMPRESION MEDIA
DERIVACION
CONEXION A BARRA
CAPACITA UC OBSERVACIONES
Una presión insuficiente que provoca calentamientos en el contacto,
Esto puede originar densidades de corriente anormalmente altas, aún cuando la corriente total que se maneje en el contacto esté dentro de los límites normales.
En casos extremos estos calentamientos pueden ser suficientes como para debilitar los materiales que forman la unión o llegar incluso a la temperatura de fusion
Una presión excesiva provocara pérdidas de resistencia mecánica de los conductores o de los componentes de la pieza de contacto.
Una presión extrema puede provocar la rotura inmediata, durante el proceso de ejecución de la unión o crear un punto débil de apariencia normal, que fallará frente a cualquier solicitación menor en la futura operación de la instalación.
CAPACITA UC
CONTACTOS DE ALTA COMPRESION
Ejemplo típico de un contacto con presiones aplicadas en la zona de deformaciones plásticas son los terminales o conectores de manguito en los cuales la presión aplicada produce un efecto similar a la fusión térmica de las piezas componentes.
En la figura se muestran graficamente los resultados del proceso de unión por alta compresión
CAPACITA UC
Las herramientas utilizadas en este caso son dedicadas, vale decir su única función es proporcionar el apriete necesario para obtener una unión de las mejores características posibles de obtener
PRENSAS PARA LA EJECUCIÓN DE UNIONES POR ALTA COMPRESIÓN
LOS PRINCIPIOS GENERALES ESTABLECIDOS PARA LA EJECUCIÓN DE UNIONES Y DERIVACIONES EN BT SON APLICABLES AL CASO DE MT.
LAS DIFERENCIAS ESTAN FUNDAMENTALMENTE EN LA TECNOLOGÍA DE RECUPERACIÓN DE LAS AISLACIONES
CAPACITA UC
UNIONES Y DERIVACIONES EN MT
CAPACITA UC
Canalizaciones subterráneas Aislamiento de uniones y derivaciones
Entrada de suciedad y humedad
LA APLICACIÓN DE CINTAS AISLANTES COMUNES EN TENDIDOS SUBTERRÁNEOS NO DA BUENOS RESULTADOS ES FUENTE POTENCIAL DE FALLAS
SE DEBEN USAR METODOS DE AISLACIÓN DE COMPROBADA EFICACIA, CUYAS CARACTERÍSTICAS SE MANTENGAN INALTERABLES EN EL TIEMPO.
LOS MÉTODOS QUE HAN DADO RESULTADOS DE CALIDAD COMPROBADA SON LA APLICACIÓN DE RESINAS EPÓXICAS Y LAS MANGAS TERMO Y MECANO RETRÁCTILES
CAPACITA UC
Canalizaciones subterráneas Aislamiento de uniones y derivaciones
Termoretráctiles Mecano retráctiles
Material Poliolefinas Goma sintética
Características de
expansión y
contracción
Mantiene su expansión a temperatura
ambiente; para contraerse necesita la
aplicación de calor, incluso llama abierta
(llama amarilla – alrededor de 300º C), no
obstante ello es recomendable el uso de
pistolas térmicas eléctricas.
No mantiene su expansión a temperatura
ambiente, requiere para mantenerla de un
soporte espiral plástico semirrígido, el cual se
retira al momento de su aplicación
Presentación Con y sin recubrimiento interno adhesivo;
éste se usa como sello contra la
humedad
Sin recubrimiento adhesivo interno
Características físico
químicas
Resistente a la acción de ácidos, álcalis,
humedad, hongos y UV, resistente a la
corrosión
Ídem, excepto que es afectada por la radiación
UV; por esto requiere de la aplicación de una
capa protectora de cinta de PVC cuando se usa
a la intemperie
Características
eléctricas
Rigidez dieléctrica: 20 kV/mm Rigidez dieléctrica: 11 kV/mm
Características
mecánicas
Resistencia a la tracción: 16 MPa Resistencia a la tracción: 9,6 MPa
CAPACITA UC
CANALIZACIONES AISLACIONES – MANGAS
RETRÁCTILES
TIPO DE TRANSFORMADOR NIVEL MEDIA
TENSION
NORMA CHILECTRA N°
POTENCIA NOMINAL
kVA
NUMERO DE SALIDAS
SUBTERRANEO SISTEMA RADIAL 12KV Esp 0054
500 3
750 3
1000 3
SUBTERRANEO SISTEMA NETWORK 12KV Esp 0054
500 3
750 3
1000 3
SUPERFICIE RED SUBTERRANEA 12KV y 23kV Esp 0057
150 1 y 2
300 2
500 2
750 4
1000 4
Transformadores de uso normal en Redes Aéreas y Subterráneas eléctricas
CAPACITA UC
CAPACITA UC
Subestación aérea convencional instalada en la periferia de un condominio, para alimentar la distribución subterránea en BT
SUBESTACIONES
CAPACITA UC
Subestación compacta instalada en el interior de un condominio, para alimentar la distribución subterránea en BT
SUBESTACIONES
CAPACITA UC
Subestación compacta instalada en el interior de un condominio, para alimentar la distribución subterránea en BT
SUBESTACIONES