1. MARCO TEÓRICO

CONDUCTORES ELÉCTRICOS (CABLES)

Los cables cuyo propósito es conducir electricidad se fabrican generalmente de cobre, debido a la excelente conductividad de este material, o de aluminio que aunque posee menor conductividad es más económico.

Generalmente cuenta con aislamiento en el orden de 500 µm hasta los 5 cm; dicho aislamiento es plástico, su tipo y grosor dependerá del nivel de tensión de trabajo, la corriente nominal, de la temperatura ambiente y de la temperatura de servicio del conductor.

Las partes generales de un cable eléctrico son:

Conductor: Elemento que conduce la corriente eléctrica y puede ser de diversos materiales metálicos. Puede estar

formado por uno o varios hilos.

Aislamiento: Recubrimiento que envuelve al conductor, para evitar la circulación de corriente eléctrica fuera del mismo.

Capa de relleno: Material aislante que envuelve a los conductores para mantener la sección circular del conjunto.

Cubierta: Está hecha de materiales que protejan mecánicamente al cable. Tiene como función proteger el aislamiento de los conductores de la acción de la temperatura, sol, lluvia, etc.

TIPOS DE MATERIALES CONDUCTORES DE LA CORRIENTE

Cobre:

Símbolo: Cu. Densidad: 8.9 Kg/dm3 Resistencia Específica: 0.0178 Conductividad: 56 Punto de Fusión: 1085 °C Propiedades: El cobre es, después de la plata, el metal que tiene mayor conductividad eléctrica; las impurezas, incluso en pequeña cantidad, reducen notablemente dicha conductividad. También después de la plata el cobre es el metal que mejor conduce el calor. No es atacado por el aire

seco; en presencia del aire húmedo, se forma una platina (Carbonato de Cobre), que es una capa estanca, que protege el cobre de posteriores ataques. Aplicaciones: Industrialmente, solo se emplea como material conductor cobre electrolítico. El cobre Electrolítico se emplea en electrotecnia especialmente como material conductor para líneas

eléctricas y colectores y como material de contacto en interruptores de alta tensión. Se utiliza también, por su elevada conductividad térmica, por ejemplo en equipos de soldadura, tubos de refrigeración

Aluminio: Símbolo: Al. Densidad: 2.7 Kg/dm3 Resistencia Específica: 0.0278 Conductividad: 36 Punto de Fusión: 658 °C Propiedades: El aluminio presenta buena conductividad eléctrica y es también buen conductor del calor. Es fácil de conformar por laminado y estirado. Su resistencia es ala tracción, modelando, es de 90 a 120 N/mm2 y laminado en

caliente de 130 a 200 N/mm2. A la inversa, el alargamiento, varía entre 35 y 3%. El aluminio se puede alear fácilmente con otros metales. Sometido a la acción del aire, se cubre de una capa de óxido, que debido a su estanqueidad protege de oxidación ulterior al metal situado bajo la misma, por lo que el aluminio es resistente a la corrosión. El aluminio se puede estañar y soldar. Como material conductor se emplea exclusivamente aluminio puro (99,5 % Al). El aluminio purísimo (Krayal) contiene 99,99999 % Al: su conductividad aumenta al bajar su temperatura, hasta, a 4,2 K. Aplicaciones: El aluminio puro se emplea, debido a su resistencia a la corrosión y a su baja densidad, para revestimientos de cables. Su buena deformabilidad lo hace apropiado para láminas de condensadores, su buena colabilidad para jaulas de rotores y su buena conductividad para líneas aéreas.  

Materiales no conductores Los materiales no conductores carecen cargas móviles, y así que resista el flujo de actual eléctrico, generando calor. De hecho, todos los materiales ofrecen cierta resistencia y calentamiento cuando fluye una corriente. Así, el diseño apropiado de un conductor eléctrico considera la temperatura que el conductor necesita poder aguantar sin daño, así como la cantidad de corriente eléctrica. 

Porcelana: 

Densidad: 2,3...2,6 Kg/dm3 Ed.: 35 kV/mm (Porcelana dura tipo 110) Resist. Tracción: 3000... 4000 N/cm2 Resist. Compres.: 40 000... 50 000 N/cm2 La porcelana se fabrica a base de Caolín (47% SIO2, 30% Al2O3, 14% H2O), al que se mezclan feldespato y cuarzo. Según la composición y la temperatura de sinterizado se distinguen diferentes clases de porcelana.

Las porcelanas duras, empleadas principalmente para aisladores de alta tensión, se sinterizan a temperaturas elevadas (1400 a 1450 °C).  

Vidrio: 

Densidad: 2,3...2,5 Kg/dm3 Ed.: 10...40 kV/mm Como materias primas para la fabricación de los vidrios corrientes para ventanas y botellas se utilizan la arena de cuarzo (SiO2), polvo de piedra caliza (CaCo3) y sosa (Na2CO3) en lugar de sosa, se obtienen vidrios difíciles de fundir. Para distinguirlo de los vidrios a base de plástico, el vidrio a base de cuarzo se denomina vidrio de silicato o silicio. El vidrio es transparente, e incoloro, furo y frágil. Pierde sus propiedades aislantes para temperaturas superiores a 300 °C.

El vidrio se emplea para lámparas de incandescencia, válvulas electrónicas, aisladores y recipientes resistentes a los ácidos, para acumuladores de plomo fijos. A partir del estado líquido, el vidrio se puede estirar en forma de finas fibras, que a su vez se pueden hilar, dando como resultado la lana de vidrio, que se puede transformar en tejido. Los fabricados a base de lana de vidrio se emplean para el aislamiento de conductores devanados que se deban someter a elevadas temperaturas de servicio.  

Aire:

El aire es una mezcla de diferentes gases, principalmente nitrógeno y oxigeno: El aire seco contiene, en volumen: 78% nitrógeno (N2), 21% de oxigeno (O2), casi 1% de Argón (Ar); el resto está formado por dióxido de carbono 

El agua, ¿material conductor? 

El agua, tal y como la encontramos normalmente, es una buena conductora de la electricidad. ¿Pero no acabamos de ver justo lo contrario? Sí. Pero fijaos que he hablado únicamente de la molécula de agua, es decir, de agua pura. En el mundo real, a menos que destilemos el agua, siempre tendrá cosas disueltas en ella, como distintas sales (de hecho, se considera al agua como disolvente universal). Y entonces la cosa cambia mucho. Cuando una sal se

disuelve en agua, las moléculas se dividen en iones, es decir, átomos o moléculas cargados eléctricamente. Estos iones se pueden desplazar, por lo que al aplicar una diferencia de potencial, se crea una corriente eléctrica. La estructura de las moléculas del agua es muy diferente. Como sabes, la molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno: H2O. La unión entre estos tres átomos es muy fuerte, y además la molécula es eléctricamente neutra, por lo que aplicando una diferencia de potencial eléctrico, no conseguimos nada. Con la suficiente tensión, podremos llegar a romper la molécula de agua y separarla en los iones H+ y OH-, que sí se desplazarían, y tendríamos por tanto una pequeña corriente eléctrica (no hay aislantes perfectos). NO!, el agua pura (H2O) no es buen conductor de la electricidad. Hace falta que contenga algún tipo de sales minerales para ser conductores de la electricidad. El agua potable si lo es ya que contiene Cloro y otras sales minerales.  

CAPACIDAD

La corriente eléctrica origina calentamiento en los conductores (efecto Joule: I2xR).

El exceso de temperatura genera dos efectos negativos en los aislantes:

1.- Disminución de la resistencia de aislación.

2.- Disminución de la resistencia mecánica.

El servicio operativo de la energía eléctrica y su seguridad dependen directamente de la calidad e integridad de las aislaciones de los conductores.

Las aislaciones deben ser calculadas en relación a la carga de energía eléctrica que transporten los conductores y a la sección o diámetro de los mismos.

Las tablas que se presentan a continuación establecen los límites de corrientes admisibles para conductores de sección milimétricas y AWC, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura ambiente: 30°C

N° máx. De conductores por ducto: 3

Factores de corrección a la capacidad de transporte.

La capacidad de transporte de los conductores está restringida por su capacidad de disipar la temperatura del medio que los rodea. Para ello, los aislantes no deben sobrepasar la temperatura de servicio de los conductores.

Para el caso específico de las tablas de conductores consignadas anteriormente, la temperatura ambiente y el número de conductores por ducto son un factor relevante en la capacidad de disipación de la temperatura por parte de los conductores; a ese efecto se presentan los siguientes factores de corrección de la capacidad de transporte, según sea el número de conductores por ducto superior a 3 y la temperatura ambiente superior a 300C.

Finalmente la capacidad de transporte de los conductores queda consignada a la siguiente expresión:

I = fN x fT x It (A)

I: Corriente admisible corregida (A)

fN: Factor de corrección por N0 de conductores.

fT: Factor de corrección por temperatura.

It: Corriente admisible por sección de conductor según tablas (A).

SELECCIÓN

La selección de un conductor debe hacerse considerando una capacidad suficiente de transporte de corriente, una adecuada capacidad para soportar corrientes de cortocircuito, una adecuada resistencia mecánica y un comportamiento apropiado a las condiciones ambientales en que operará.

Los conductores de cobre desnudos ya sean estos alambres o cables, son utilizados para:

• Líneas aéreas de redes urbanas y suburbanas. • Tendidos aéreos de alta tensión a la intemperie.

Los alambres y cables de cobre con aislamiento son utilizados en:

• Líneas aéreas de transmisión y distribución, empalmes, etc. • Instalaciones interiores de fuerza motriz y alumbrado, ubicadas en ambientes de distinta naturaleza y con diferentes tipos de canalización. • Tendidos aéreos en instalaciones mineras. • Tendidos directamente bajo tierra, bandejas o ductos. • Control de circuitos eléctricos.

• Tendidos eléctricos en zonas de hornos y altas temperaturas. • Tendidos eléctricos bajo el agua (cable submarino) y en barcos (conductores navales). • Otros que requieren condiciones de seguridad.

INSTALACIÓN

Para realizar la instalación de cualquier mecanismo eléctrico en condiciones de seguridad total, es necesario tomar las siguientes precauciones:

Cortar el suministro eléctrico desconectando el interruptor general. Respetar la normativa vigente recogida en el RBT (Reglamento Electrotécnico para Baja

Tensión). En caso de duda, consultar con un instalador autorizado. Utilizar siempre herramientas y productos homologados.

Partes funcionales

Las instalaciones eléctricas, cualquiera que sea su tipo, disponen de cuatro partes bien diferenciadas, y con características relacionadas.

Alimentación

Es la parte de la instalación que recibe energía del exterior. Generalmente esta energía es eléctrica, pero en el caso de las centrales eléctricas, puede ser energía térmica, mecánica, química o radiante.

Protecciones

Las protecciones son los dispositivos o sistemas encargados de garantizar la seguridad de las personas y los bienes en el contexto de la instalación eléctrica

Destinadas a la seguridad de las instalaciones

Fusibles Interruptor de control de potencia Interruptor magnetotérmicoDestinadas a la seguridad de las personas

Esquemas de Conexión a Tierra Interruptor diferencial Puesta a tierraConductores

Son los encargados de dirigir la corriente a todos los componentes de la instalación eléctrica. Sin ellos, la instalación como tal, no podría existir.

Mando y maniobra

Los elementos de mando y maniobra permiten actuar sobre el flujo de la energía, conectando, desconectando y regulando las cargas eléctricas. Los más comunes son los interruptores, los conmutadores y los relés.

AISLAMIENTO

El objetivo del aislamiento en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula por él, entre en contacto con las personas o con objetos, ya sean éstos ductos, artefactos u otros elementos que forman parte de una instalación.

Del mismo modo, el aislamiento debe evitar que conductores de distinto voltaje puedan hacer contacto entre sí.

Los materiales aislantes en la actualidad son polímeros, que en química se definen como un material formado por la unión de muchas moléculas idénticas, para formar una nueva molécula más grande.

Antiguamente los aislantes fueron de origen natural, tela y papel. Posteriormente la tecnología los cambió por aislantes artificiales de uso común en la fabricación de conductores eléctricos.

Los diferentes tipos de aislamiento de los conductores están dados por su comportamiento térmico y mecánico, considerando el medio ambiente y las condiciones de canalización a que se verán sometidos los conductores que protegen, su resistencia a los agentes químicos, a los rayos solares, a

la humedad, a altas temperaturas, llamas, etc. Entre los materiales usados para el aislamiento de conductores podernos mencionar el PVC o cloruro de polivinilo, el polietileno o PE, el caucho, la goma, el neopreno y el nylon.

Si el diseño del conductor no requiere otro tipo de protección se le denomina aislamiento integral, porque el aislamiento cumple su función y la de revestimiento a la vez.

Cuando los conductores tienen otra protección polimérica sobre el aislamiento, esta última se llama revestimiento, chaqueta o cubierta.

Cubierta Protectora:

El objetivo fundamental de esta parte de un conductor, es proteger la integridad del aislamiento y del alma conductora contra daños mecánicos, tales como raspaduras, golpes, etc.

Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material resistente, a ésta se le denomina «armadura» que puede ser de cinta o alambres trenzados.

Los conductores también pueden estar dotados de una protección de tipo eléctrico formado por cintas de aluminio o cobre. En el caso que la protección, en vez de cinta esté constituida por alambres de cobre y se le denomina «pantalla» o «blindaje».

PROTECCIONES ELÉCTRICAS EN REDES TRIFÁSICAS

Las protecciones deben intervenir para eliminar:

Cortocircuitos trifásicos con o sin puesta a tierra

Cortocircuitos bifásicos con o sin puesta a tierra

Cortocircuitos monofásicos

Doble puesta a tierra

El principio a aplicar para la protección de redes contra cortocircuitos depende de la configuración de la red, del tiempo de desenganche máximo admisible y de la importancia económica de la línea. Los sistemas usados actualmente son los siguientes:

1) Protección con relés de máxima intensidad y relés direccionales.

2) Protección con relés de distancia o de impedancia

3) Protección con relés diferenciales

2. ANÁLISIS DE RESULTADOS Los conductores eléctricos son de mucha importancia en nuestras vidas puesto que se utilizan

para conducir la energía eléctrica de un central hasta nuestros hogares Es más utilizar motores con fuentes trifásicas puesto que se tiene un mayor rendimiento El cobre es el material conductor más usado para transportar la corriente eléctrica Con cargas trifásicas se puede utilizar cables más delgados Los aislantes eléctricos son muy importantes porque evitan los cortocircuitos

3. BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Cable

http://lermaelectrical.com/download/Tipos%20de%20Conductores%20Procobre.pdf

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/10802644/Conductores-electricos.html

http://www.procobre.org/archivos/peru/conductores_electricos.pdf

http://www.segurosbolivar.co/wps/wcm/connect/b6ddd9d1-f91e-4211-97ec-601c9e09f228/Protecciones+el%C3%A9ctricas.pdf?MOD=AJPERES&CACHEID=b6ddd9d1-f91e-4211-97ec-601c9e09f228

http://www.ensode.net/pdf-crack.jsf