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Foto portada cortesía Interconexión Eléctrica S.A.
Infocables es una publicación semestral de Procables S.A. C.I.
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DirectoraLuz Helena González V.
Dirección PeriodísticaMarcela Aranguren Riaño
Diseño y DiagramaciónAlejandro Lugo
© 2007 Procables S.A. C.I.
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EditorialEn esta edición de InfoCables, incluimos una nueva sección, denominada “Caso de Éxito”, en la cual queremos divulgar pro-yectos de gran importancia, donde se han utilizado conductores eléctricos fabricados por Procables. Aquí, se puede apreciar la confianza de clientes de gran talla nacional y latinoamericana, depositada en los productos de Procables; esto ratifica nues-tra excelente calidad, amparada por todas las certificaciones de producto que nos han otorgado reconocidos entes internaciona-les y nacionales.
También, es nuestro interés, referirnos en esta oportunidad a las tendencias e historial de la utilización de los productos de alumi-nio, renglón del mercado en el cual nos destacamos por el lide-razgo en la fabricación de las diferentes aleaciones; igualmente, porque somos auto proveedores de Alambrón de Aluminio al igual que de Cobre.
Finalmente, invitamos a dos conocedores de los Sistemas de Puestas a Tierra, a compartir con los lectores respuestas a varios interrogantes acerca de este tema. El Ingeniero Favio Casas, au-tor del libro “Tierras, Soporte de la Seguridad Eléctrica”, Gerente de la empresa Seguridad Eléctrica y el Ingeniero Luís Fernando León, Gerente de SPAT Electric de Colombia, los dos con gran experiencia en instalaciones de Puestas a Tierra y servicios de consultoría.
Contenido3 Conductores de aluminio.
7 Procables: Implícito en grandes proyectos.
10 Sistemas de Puestas a Tierra.
Nota: Si usted desea recibir esta publicación, vía internet o si tiene alguna pregunta sobre los temas aquí tratados, por favor,
escríbanos al correo electrónico: [email protected]
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Desarrollos de Procablesen conductores de Aluminio
Procables, viene incursionando de manera impor-tante en el mercado de conductores de aluminio en el país, con proyección hacia los mercados in-ternacionales que viene conquistando desde hace algunos años.
Utiliza el aluminio en diferentes tipos de aleaciones para abastecer el amplio mercado de conductores desnudos y aislados, tanto monopolares como mul-tipolares, cumpliendo con las exigencias técnicas de las respectivas normas.
En la actualidad, las referencias de cables que ofrece la compañía son: ACSR, AAAC, ACAR, THW, THHW y duplex, triplex, cuadruplex, aco-metidas con neutro concéntrico, USE y XHHW.
Procables mantiene inventarios permanentes de las referencias más demandadas por el mer-cado tanto en cables ACSR como en aislados tipo THW y multiplex 90ºC con aislamiento en XLPE.
Hoy en día, con su integración vertical, desde la producción de diferentes tipos de aleación, Pro-cables abastece aproximadamente el 50% de la producción nacional de cables de aluminio, a través de una amplia red de distribuidores del ramo eléctrico y/o contratistas de obra y está presente en los grandes proyectos de los sec-tores de generación y transmisión de energía del país.
A continuación, explicamos cada tipo de conductor y aleaciones:
1. Conductores de Aluminio 1350, AAC y ACSRLos cables de aluminio 1350, AAC (All Aluminum Conductor) (Conductividad 61,0%, densidad 2,705 g/cm3), utilizados en las líneas de transmisión y distribución, tienen muy buenas características en cuanto a la relación conductividad / peso y resisten-cia a la corrosión. Sin embargo, por su baja carga a la rotura, han sido reemplazados por cables ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced), compuestos por un núcleo de acero galvanizado, para pro-porcionar mayor carga a la rotura y una o más capas de hilos de aluminio 1350 para proveer la misma resistencia eléctrica que el AAC.
2. Conductores de Aleación de Aluminio 6201 - T81, AAACPosteriormente se han ve-nido reemplazando los ca-bles ACSR por cables de Aleación de Aluminio 6201 (Conductividad 52,5%, den-sidad 2,690 g/cm3) deno-minados AAAC (All Alu-minum Alloy Conductor), con las ventajas descritas a continuación:
Conductores de Aluminio: Aleaciones 1350, 6201 y serie 8000Por: Raúl Ortiz, Ing. de Soporte Técnico
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Tabla comparativa de cables ACSR y sus equivalentes en AAAC
Calibre Diámetro Peso Carga a la rotura (CR)
RelaciónCR / peso
Capacidad de corriente
AWG/ kcmil kcmil mm kg/km kgf A A
ACSR AAAC ACSR AAAC ACSR AAAC ACSR AAAC ACSR AAAC ACSR AAAC
6 Turkey
30,58 Akron 5,04 53,7 45,2 540 503 10,1 11,1 106 107
4 Swan
48,69 Alton 6,36 85,4 67,7 844 798 9,9 11,8 140 143
2 Sparrow
77,47 Ames 8,02 136 108 1293 1270 9,5 11,8 184 191
1/0 Raven
123,3 Azusa 10,11 216 171 1987 1939 9,2 11,3 242 256
2/0 Quail
155,4 Anaheim 11,35 272 216 2404 2445 8,8 11,3 276 296
3/0 Pigeon
195,7 Amherst 12,74 343 272 3003 3080 8,8 11,3 315 342
4/0 Penguin
246,9 Alliance 14,31 433 343 3788 3883 8,8 11,3 359 395
266,8 Partidge
312,8Butte 16,30 547 435 5124 4767 9,4 11,0 457 460
336,4 Linnet
394,5Canton 18,30 688 549 6393 6013 9,3 11,0 529 532
397,5 Ibis
465,4Cairo 19,88 814 647 7380 7092 9,1 11,0 587 590
477,0 Hawk
559,5Darien 21,79 977 778 8860 8527 9,1 11,0 656 663
556,5 Dove
652,4Elgin 23,54 1141 907 10255 9943 9,0 11,0 726 729
636 Grosbeak
740,8Flint 25,16 1304 1030 11432 11048 8,9 10,7 789 790
795 Drake
927,2Greeley 28,15 1629 1289 14292 13827 8,5 10,7 907 908
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a) Resistencia a la corrosión.La construcción de los conductores ACSR, sien-do bi-metálica (Acero-Aluminio), es altamente susceptible a la corrosión galvánica, lo cual no sucede con los conductores con Aluminio 6201 (AAAC) que adicionalmente son muy resistentes a condiciones ambientales severas como salini-dad, golpe de arena y contaminación química e industrial.b) Relación Carga a la rotura / pesoLa relación resistencia a la rotura / peso de los conductores de aleación de aluminio 6201, es su-perior a la de los conductores ACSR (Ver tabla), y por consiguiente se requieren apoyos (torres y postes) más livianos o vanos más largos. c) EconómicasEl costo por metro para cables AAAC (6201), com-parado con los equivalentes en ACSR, son aproxi-madamente iguales. Los costos de operación para líneas con AAAC son menores, teniendo en cuen-ta que su menor peso y su mayor relación carga a la rotura / peso, comparada con los cables ACSR, como lo mencionado en el punto anterior, requiere apoyos (torres o postes) más livianos y menor can-tidad de cimentación de los mismos, o vanos más largos y menor cantidad de postes o torres.d) Capacidad de conducción de corriente Para los cables AAAC equivalentes a los respecti-vos cables en ACSR, la capacidad de corriente es mayor (Ver tabla).e) Durabilidad y DurezaLos cables de aleación de aluminio 6201 tienen una superficie más dura que el aluminio grado 1350 de los cables ACSR. Esto reduce los daños causados durante el tendido e instalación y la ero-sión por el golpe de arena.f) Funcionalidad de conexiones y empalmes La construcción de conductores de un solo metal, aluminio 6201, hace práctico el uso de empalmes y conexiones terminales simples. Adicionalmen-te, el aluminio 6201 es más duro que el aluminio grado 1350, lo cual ofrece una mejor superficie de contacto.
3. Conductores de Aluminio serie 8000El material usado en la fabricación de alambres y cables de aluminio, conocidos como conductores
de aluminio para instalaciones interiores debe ser de grado eléctrico, conforme a la aleación de alu-minio serie AA-8000 (Conductividad 61,0%, densi-dad 2,710 g/cm3), según lo expresamente indicado en la Sección 310 de Conductores para Instalacio-nes en General, Artículo 310-14, del Código Eléc-trico Nacional (CEN) NTC 2050, el cual textual-mente dice lo siguiente:
ARTICULO 310 – CONDUCTORES PARA INS-TALACIONES EN GENERAL310-14. Material de los conductores de aluminio. Los conductores macizos de aluminio de calibre 8 AWG, 10 AWG y 12 AWG, deben estar hechos de aleación de aluminio de grado eléctrico AA-8000. Los conductores de aluminio trenzados desde el No. 8 hasta el 1000 kcmil, de tipo XHHW, THW, THHW, THWN, THHN, conductor de acometida de tipo SE Estilo U y SE Estilo R, deben estar he-chos de aleación de aluminio de grado eléctrico AA-8000. (Tomado del CEN (Código Eléctrico Nacional) NTC-2050, página 174).
Esta aleación de aluminio serie AA-8000, fue de-sarrollada, con el propósito de resolver los proble-mas de flexibilidad y conectividad, encontrados en los conductores construidos con la aleación de aluminio 1350, los cuales tenían problemas de calentamiento (llegando incluso a presentar-se fuego) en los puntos terminales de conexión. Estos inconvenientes eran más frecuentes en los conductores sólidos calibre 12 y 10 AWG, usados en circuitos derivados de las instalaciones resi-denciales, aunque también se presentaban en los otros calibres.
Debido al método de procesamiento convencional de la aleación de aluminio 1350 y su composición química, los conductores que se obtienen son muy duros y quebradizos; por esta razón, al ser usados como “building wires” se ven afectados durante su funcionamiento por el efecto llamado “cold flow” (fluencia en frío) que se presenta en los terminales de conexión (sean estos, interruptores, tomacorrientes, disyuntores, barras, etc.) por el paso de la corriente eléctrica a través de ellos, provocando calentamien-
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tos en diferente proporción entre el conductor y el elemento de conexión al cual se encuentra fijado.
El desarrollo de la aleación AA-8000, resolvió to-dos estos problemas, incluido el fenómeno que presenta la 1350 de incrementar su tendencia a la fatiga por deslizamiento (conocida como efecto “creep”). Esta nueva serie AA-8000 dispone de ta-sas de “creep” mucho más manejables, las cuales permiten una mayor estabilidad de la conectividad, por ser de un material de mayor maleabilidad, que facilita la realización de empalmes y conexiones más seguras. Además, los conductores de alumi-nio fabricados con aleación serie AA-8000, tienen las suficientes propiedades mecánicas de “límite elástico“ (yield strength) para poder ser instalados en los distintos tipos de canalización eléctrica.
Por lo expuesto anteriormente, la NFPA (National Fire Protection Association) organización interna-cional dedicada al establecimiento de normas de protección, con sede en los Estados Unidos de Norteamérica, determinó en el National Electrical Code (NEC) la obligatoriedad del uso de la serie AA-8000 en los “building wires” de aluminio.
Como complemento a lo anterior, es importante citar algunos apartes del Capítulo VII, artículo 40, del RETIE, el cual hace referencia al cumplimiento de los siete primeros capítulos de la NTC 2050, en materia de requisitos de instalaciones para uso final de la electricidad:
..... Debido a que el contenido de la NTC 2050, Pri-mera Actualización, (Código Eléctrico Colombiano), del 25 de noviembre de 1998, basada en la norma técnica NFPA 70, encaja dentro del enfoque que debe tener un reglamento técnico y considerando que tiene plena aplicación en el proceso de utili-zación de la energía eléctrica, se declaran de obli-gatorio cumplimiento, los primeros siete capítulos, que en forma resumida comprenden:
Cap. 1. Definiciones y requisitos generales para insta-laciones eléctricas.Cap. 2. Los requisitos de alambrado y protecciones.Cap. 3. Los métodos y materiales de las instalaciones.Cap. 4. Los requisitos de instalación para equipos y elementos de uso general.Cap. 5. Los requisitos para ambientes especiales.Cap. 6. Los requisitos para equipos especiales.Cap. 7. Las condiciones especiales de las insta-laciones.
GLOSARIO:
Corrosión galvánica: Corrosión electroquímica acelerada que se produce cuando un metal está en contacto eléctrico con otro más noble, estando ambos metales en el mismo medio corrosivo (elec-trolítico) y circula una corriente entre ellos.Código Eléctrico Nacional: NTC 2050.- Normas para instalaciones eléctricas. Reglamento de se-guridad, que en Colombia gobierna toda clase de construcciones e instalaciones eléctricas.
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Durante sus 3 décadas de trayectoria, Procables ha participado en innumerables proyectos de gran envergadura, a nivel nacional e internacional, los cuales han sido parte importante del desarrollo del País y de Latinoamérica.
Hoy, ISA, uno de nuestros principales clientes del sector de energía, reseña a continuación algunos de los proyectos en los que se han utilizado con-ductores eléctricos de Procables, con gran éxito.
En unos pocos años el Grupo ISA aspira a con-tar con una red que, en extensión, podría darle la
La marca Procables:Implícita en los grandes proyectos
Por: Marcela Aranguren Riaño, Dirección periodística. Fotos: Cortesía Interconexión Eléctrica S.A.
vuelta al mundo. Y para que este sueño se haga realidad, faltan sólo cerca de tres mil kilómetros de circuitos que vendrán asociados a la consecución de nuevos proyectos y traerán consigo indudables retos a la ingeniería y a los proveedores.
El Grupo Empresarial ISA, es uno de los protagonis-tas de los sectores, eléctrico y de telecomunicacio-nes en Latinoamérica, con presencia en todos los países de la Comunidad Andina –CAN– y en Merco-sur. Desarrolla sus actividades mediante su empresa matriz, Interconexión Eléctrica S.A. –ISA–.
Cuenta con siete empresas en el sector de la energía en Colombia, Perú, Bolivia y Brasil: (ISA, TRANSELCA, ISA Perú, Red de Energía del Perú –REP–, ISA Bolivia, Companhia de Transmis-são de Energia Elétrica Paulista – CTEEP- y XM –Compañía de Expertos en Mercados–) y dos en el sector de las telecomunicaciones (INTERNEXA y FLYCOM COMUNICACIONES).
En este proceso expansivo, ISA ha confiado en la calidad de Procables, fortaleciendo su relación de más de 25 años, a través de los cuales han traba-jado de forma conjunta en la ejecución de impor-tantes proyectos de infraestructura en Colombia y algunos de sus países vecinos.
Una relación de confianza
A través de los años, Interconexión Eléctrica S.A., ha percibido seguridad al utilizar la marca Proca-bles, fundamentalmente porque siempre se le han suministrado productos de alta calidad, los cuales
Caso de éxito
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han sido empleados para el desarrollo de impor-tantes proyectos como:
• La hidroeléctrica Jaguas, en el departamento de Antioquia
• La red de distribución en el Valle de Tenza en Boyacá.
• Algunos proyectos de electrificación rural en va-rios departamentos del país.
• La reposición de líneas en subestaciones y de líneas de transmisión a 230 kV y 500 kV en Colombia.
• La construcción de la variante San Bernardino (Popayán) – Jamondino (Pasto) a 230 kV.
• La reposición de las líneas San Carlos (Antioquia) – Esmeralda (Caldas) y Ancón Sur (Antioquia).
• La construcción de la interconexión Colombia – Ecuador a 230 kV.
• La construcción de la línea Virginia (Risaralda) – Cértegui (Chocó) a 115 kV.
• La expansión de la filial Red de Energía del Perú – REP-,
• y la construcción de la red para ISA Bolivia, inau-gurada a finales de 2005.
“En total, se trata de un importante cúmulo de pro-yectos que nos han permitido compartir un intere-
sante proceso de crecimiento, aportando desarrollo a nuestro país y llevando experiencia y tecnología a otras fronteras”, afirma el Gerente de Construcción y Materiales de ISA, Jorge Iván López B.
El corredor de transporte de energía más grande del país
Con productos suministrados por Procables, ISA construye actualmente un ambicioso proyecto de transporte de energía que permitirá reforzar la ca-pacidad de intercambio de energía entre el centro y la Costa Atlántica, en un corredor eléctrico de cerca de 1.000 kilómetros, el cual ofrecerá mayor calidad y confiabilidad en la prestación del servi-cio de energía.
El corredor tiene dos tramos: El primero, deno-minado Primavera - Bacatá a 500 mil voltios, el cual hace un recorrido que comienza en Cimitarra (Santander) y termina en Tenjo (Cundinamarca); el segundo, Bolívar - Primavera a 500 mil voltios, que inicia en Cimitarra (Santander) y culmina en Carta-gena (Bolívar), pasando por las subestaciones de Ocaña (Norte de Santander) y El Copey (Cesar).
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“Es una compañía que cuenta con una clara visión, que está alimentada por el compromiso y el deseo de crecer, haciendo las cosas bien, con lo cual han logrado el reconocimiento y la importancia del me-dio y el respeto de entidades como la nuestra”.
“Procables ha sido una de las compañías colombia-nas del sector eléctrico que evidencia una notable convicción de invertir, amparada en una sólida capa-cidad técnica y financiera, con lo cual se ha converti-do en un importante proveedor para ISA en el desa-rrollo de proyectos en Colombia y en el exterior”.
El Gerente de Construcción y Materiales de ISA concluye afirmando que ve en Procables “una im-portante dinámica de crecimiento, no sólo en el sector de cables, en el que ha venido incursionan-do con mucho éxito, sino también en la producción de nuevos insumos o incluso probando en la cons-trucción de nuevos proyectos”.
“Poner en operación este proyecto, ha significa-do para Interconexión Eléctrica S.A. un gran reto, por tratarse de la más grande obra de transpor-te de energía que se ha construido en la historia del país, razón más que suficiente para contar con materiales de excelente calidad. El resultado es muy satisfactorio, pues a pocos meses de la entrega, la obra se anticipa a los cronogramas”, asegura ISA.
Panorama de crecimiento
“ISA aspira a seguir creciendo y para hacerlo cuenta con el apoyo de sus proveedores; por eso, ve con tan buenos ojos que empresas como Pro-cables inviertan en nuevas plantas, operadas por personas altamente calificadas, equipadas con las mejores máquinas y certificadas nacional e inter-nacionalmente”.
“Procables cuenta con la certificación de calidad en sus productos, de países como Estados Uni-dos, México, República Dominicana, Costa Rica, Venezuela y Ecuador, que de hecho hacen parte del escenario en el cual se mueve o aspira a mo-verse ISA en el futuro”.
“Por esta y muchas otras razones, ISA cuenta con el portafolio de productos Procables para incur-sionar a cualquier nuevo mercado, donde puedan surgir interesantes oportunidades de negocio”, se-ñala Interconexión Eléctrica S.A.
Futuro promisorio
Para el Gerente de Construcción y Materiales de ISA, Jorge Iván López B., “Procables se ha dis-tinguido como una compañía visionaria, que de la mano de entidades como ISA han creído en la ex-pansión como el camino fundamental para sobre-salir en el mercado”.
Según Jorge Iván López B. “Procables trabaja con estándares de calidad que le han permitido a em-presas como ISA contar con la confianza y seguri-dad requeridas para emprender nuevas iniciativas de negocio”.
Caso de éxito
El corredor eléctrico a 500kV, que construye actualmente ISA, tendrá un recorrido de 1065 km y cuenta con un total de 2201 torres de transmisión de energía.
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En esta edición, InfoCables le dedica un espacio a las puestas a tierra, las cuales han cobrado una especial importancia en Colombia, particularmente desde la vi-gencia del RETIE. Este tema ha sido tan controvertido, que en esta oportunidad, InfoCables ha consultado con los Ingenieros, Favio Casas y Luis Fernando León, quienes nos presentan a continuación y de manera in-dependiente, dos posturas distintas al respecto.
Favio CasasDiagramas: “Tierras Soporte de la Seguridad Electrica” 3ra. ed.
Favio Casas O.
¿Qué son las puestas a tierra?El sistema de puesta a tierra es comparable a los
La importancia de las Puestas a Tierra
Entrevista por: Marcela Aranguren Riaño, Dirección Periodística.
cimientos de un edificio: Si las bases no están bien, el edificio se cae; si la puesta a tierra se concibe erróneamente, las bases de la seguridad de las instalaciones, fallan.
La puesta a tierra, es una conexión con el suelo y la instalación eléctrica, permitiendo que cualquier descarga o falla se vaya a la tierra, protegiendo la vida humana, los bienes, y el entorno.
Es tan importante, que a partir de 1904, la Ingenie-ría determinó que el sistema se debía implementar en todas las instalaciones.
Mitos
Hasta hace unos 15 años, nadie le prestaba aten-ción, pues los equipos, por lo general electrodo-mésticos (la plancha, la nevera, la estufa) eran ro-bustos y aguantaban muchas sobrecargas. Nadie tenía equipos electrónicos.
Desde hace 15 años, cuando los computadores em-pezaron a poblar el mundo y la gente comenzó a vol-verse dependiente de ellos, éstos demostraron ser muy sensibles ante las descargas eléctricas. Con la era electrónica, surgieron una serie de problemas y el tema de las puestas a tierra, que estuvo relegado durante 90 años, cobró una importancia enorme.
Los mitos nacieron, en parte, porque el tema se desarrolló, desde los primeros años, de manera muy empírica, surgiendo prácticas erróneas de puesta a tierra como: • Llenar una matera de tierra.
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Sección Técnica
• Prenderse del tubo del agua, creencia que se vino abajo cuando se pasó del uso de tuberías metálicas a las de PVC.
Protegerse de los rayos con un espejo tapado, un disparo al aire o llenando de sal la puesta a tierra, supuestamente para canalizar el rayo.
¿Cómo se estructura una puesta a tierra idónea?
Es necesario enterrar con tal profundidad el siste-ma, basado en un material conductor y resistente a la corrosión, para garantizar la durabilidad de los equipos.
Por ejemplo, los cables de cobre tienen una gran durabilidad, mientras los de aluminio no, porque este metal es atacado en el fondo de la tierra y tiende a desaparecer. El hierro, por su parte, aun-que es un metal conductor, también es susceptible de desaparecer.
En conclusión, el sistema de puesta a tierra ideal consiste en enterrar metales o cables que aguan-ten la corrosión, complementado con una conexión que parte del nivel del piso hacia arriba, donde se emplean cables de dimensiones adecuadas, se-gún sea el caso.
Para determinar las dimensiones correctas, es importante tener en cuenta los tres conductores básicos:
1. El conductor de protección2. El conductor de tierra aislada y 3. El neutro;
Son tres tipos de conductores muy delicados, pues el primero protege las personas, el segundo los equi-pos electrónicos y el último es el camino de retorno.
Muchos de los incendios ocasionados en instala-ciones antiguas se deben a que el neutro tiene un calibre menor al que debería tener; esto sucede por tratarse de instalaciones muy antiguas o por desconocimiento de quien hace la instalación.
Aporte del RETIE
El Reglamento marca un antes y un después. En Colombia no teníamos un documento que fuera coercitivo y de aplicación forzosa. Antes teníamos la norma NTC 2050, conocida como Código Eléc-trico Colombiano, que mediante un acto adminis-trativo gubernamental se convirtió en obligatoria. Eso fue entre 1984 y el 2001. Sin embargo, aun-que la norma se convirtió en obligatoria, no penali-zaba a quien no la cumpliera.
El RETIE cambia completamente el concepto, por-que se convierte en un instrumento Técnico-Legal, pues quien infrinja la norma se va a ver sometido a unas penalizaciones.
Como el tema de tierras era tan polémico, necesa-riamente se involucró en el documento y se planteó una propuesta, como se hizo en los otros temas, de un sistema basado en normas internacionales. El tratado de obstáculos técnicos al comercio de-termina que si un reglamento tiene esa base en normas internacionales, nadie lo puede objetar.
La implementación del Reglamento se tomó con sorpresa, especialmente en el tema de Puestas a Tierra, básicamente por tratarse de un asunto tan controvertido, relativamente joven en la ingeniería, donde muchas personas desconocían las normas internacionales.
Sin embargo, el Ministerio de Minas y Energía, en-tre el período 2002 – 2005, lo puso en discusión de los ingenieros y técnicos colombianos. Eso enriqueció el documento en general y el tema de Tierras, en particular.
Se hicieron muchos foros académicos, con univer-sidades, asociaciones de ingenieros, y en el mismo Ministerio, para escuchar los aportes de la gente, lo-grándose durante esos cuatro años de debates, con-solidar un documento, producto del consenso de todo el mundo para que no fuera algo impuesto. Cuando el RETIE entró en vigencia, ya la gente lo conocía, no era algo nuevo, razón por la cual lleva año y medio de vigencia donde no se han presentado demandas.
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¿Qué especifica el Retie en materia de puestas a tierra y tipos de conductores?
El Reglamento plantea unas especificaciones para los materiales empleados bajo tierra. Por ejemplo, un cable debe cumplir con unas es-pecificaciones mínimas de calibre, correspon-diente a un circuito; de acometida, acorde a un tipo de corriente de falla a tierra y en general se fijan unos criterios básicos para cada tipo de conductor.
Conductores de cobre Vs Aluminio
En tierras, el conductor típico es el cobre y en el RETIE está proscrito el aluminio para ser em-pleado bajo tierra. Del nivel del piso hacia arriba sí se puede usar tanto cobre como aluminio, pero se debe tener en cuenta que estos últimos exigen el doble del calibre normal, implicando sobrecos-tos en las instalaciones. Por esta razón no es tan usual como el cobre.
Importancia de la corrosión
Es muy importante conocer la escala de electrone-gatividad, (Potenciales de oxidación) distinguien-do entre la capacidad de aguantar la corrosión y el grado de conductividad del material, pues son dos cosas completamente distintas. La gente se confunde al tratar de identificar el mejor conductor, pensando que este puesto lo ostenta el oro.
En la escala de soportabilidad a la corrosión, el oro, efectivamente es el primero, pero no necesa-riamente por eso es el mejor conductor; le siguen, en su orden, el platino, la plata, el mercurio, y el cobre. Por su parte, en la escala de conductividad, el primer lugar lo tiene la plata; el segundo, el co-bre, y el tercero el oro, con apenas un 70% con respecto al cobre, es decir, es 30% menos con-ductor que el anterior.
En un punto de equilibrio, por promedio, entre con-ductividad y corrosión, el cobre es líder y sigue siendo el metal por excelencia para los sistemas de puesta a tierra.
Para que haya corrosión se necesitan cuatro ele-mentos:1. Un ánodo2. Un cátodo3. Una conexión entre los dos anteriores, y 4. Un electrolito
Si se elimina uno de esos elementos se elimina la corrosión. Si el ánodo es el aluminio y el cátodo es el cobre, al unirlos se forma corrosión; por ello, el truco para evitar eso, es usar solamente el cátodo (cobre). En un sistema de puesta a tierra no es re-comendable emplear cobre y aluminio, porque en algún punto donde se unan, se va a generar una fuerte corrosión, deteriorando e incluso rompiendo la instalación y poniendo en riesgo la estructura que le da seguridad a una edificación y especial-mente, la vida de las personas.
MATERIAL CONDUCTIVIDAD (%)
Tm (˚C) kf
Cobre blando �00 �0�� �Cobre duro cuando se utiliza soldadura exotérmica �� �0�� �,0�
Cobre duro cuando se utilizan conexiones mecánicas a presión �� ��0 ��,��
Alambre de acero recubierto de cobre �0 �0�� �0,��Alambre de acero recubierto de cobre �0 �0�� ��,��Varilla de acero recubierta de cobre �0 �0�� ��,��Acero �0�0 �0,� ���0 ��,��Varilla de acero galvanizado �,� ��00 ��,��Varilla de acero con baño de cinc �,� ��� ��,��Acero inoxidable �0� �,� ��00 �0,0�
Kf: Constante para diferentes materiales a diferentes temperatu-ras de fusión Tm y temperatura ambiente de 40ºC
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Sección Técnica
¿En el tema de media y alta tensión, qué es lo más aconsejable?
El RETIE, fijó otro tipo de conceptos con respecto a la seguridad de las personas y orienta a los in-genieros colombianos en cómo se debe controlar la tensión de contacto, que es la que en últimas puede atentar contra la vida de una persona. Eso antes era un tema lejano y de exclusividad de los expertos. Ahora, el reglamento fijó unos valores de máxima tensión de contacto permitida en una ins-talación y exige la implementación de unas prue-bas y mediciones, en las de alta tensión, antes de ponerlas en servicio.
Otros aspectos importantes
El reglamento tiene muchas bondades y la máxima es la unificación de conceptos para
todo el territorio colombiano. Antes del RETIE, cada ingeniero en cada región del país o cada empresa creaba sus propias normas de juego, entonces un contratista que trabajara en varios departamentos tenía inconvenientes por la pro-liferación de reglas.
En qué debe evolucionar el país
En los sistemas de puesta a tierra temporales, los cuales consisten en equipos utilizados por los linie-ros para el mantenimiento de las redes. Este pro-cedimento, pone en riesgo la vida de los técnicos. Temporalmente, mientras los operarios realizan su labor, deben instalar unos equipos, que, en la even-tualidad de una falla, pueden proteger sus vidas.
En este aspecto es urgente avanzar, porque hizo carrera en muchos años en las empresas, una for-ma de instalación más conocida como “brackets”, que pone en inminente peligro la vida del liniero y eso se continúa haciendo, con especial concentra-ción en el tema de distribución.
Luis Fernando LeónFotos cortesía: Luis Fernando León
¿Qué son las puestas a tierra?
Hay diferentes tipos de puesta a tierra y se defi-nen en función de su empleo o desempeño, pero se puede decir que una puesta a tierra en ge-neral, es un sistema compuesto por elementos conductores, los cuales están en contacto eléc-trico con el suelo que los rodea, o con una masa metálica de referencia común; lo anterior, con el fin de distribuir las corrientes de rayo, corrientes de fallas eléctricas y carga estática, entre otras, en el terreno o masa que los contiene.
Para instalar una puesta a tierra, generalmente se usan cables, electrodos (varillas o placas) de cobre o en algunos casos acero galvaniza-do, teniendo en cuenta el estudio electroquími-co del suelo donde va a ser enterrada, uniones con soldadura exotérmica o conexiones que ga-ranticen la continuidad eléctrica y mecánica del sistema.
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Mitos
1. El uso de carbón vegetal o Mineral. Mues-tra gran resistividad y se debe tener especial cuidado cuando se presenta en polvo, pues su inhalación es perjudicial para la salud. El valor de resistividad depende del contenido de humedad ligado a sus moléculas.
2. El uso de bentonita. Se restringe al tipo, composición química, aspectos ambientales y peligro al inhalar. Además, según la IEEE-80, presenta una resistividad de 2,5 Ohm-m cuando está al 300% de humedad. Lastimo-samente cuando se seca eleva abruptamen-te su resistividad, haciendo poco confiable su uso.
3. El uso de sales. Se restringe al tipo, compo-sición química, y aspectos ambientales. Me-jora inicialmente los valores de resistividad, pero no son confiables debido a su infiltración en el suelo y posterior desaparición.
4. Tierra negra y radiadores de carros. Los an-tiguos radiadores de carros eran de cobre y daban cierta idea de ser una buena puesta a tierra, pero no se consideraron los temas de oxidación y descomposición química en los materiales, debido a los procesos electroquí-micos que se presentan en el suelo. De otra parte, el hecho que la tierra sea negra no im-plica que siempre posea valores bajos de re-sistencia, pues su comportamiento eléctrico varía en función de su composición química, granulometría, acidez, humedad, temperatu-ra, nivel de compactación entre otras.
5. Uso de bujías en puestas a tierras: Una an-tigua técnica incluía el uso de bujías, que se empleaban como explosores. Se creía que parte de la energía del rayo o falla del sistema eléctrico, se consumía en este arco, dentro de la tierra.
6. Uso de bobinas de choque para acoplar puestas a tierras: El uso de cables enrollados en un tubo de PVC, sin tener en cuenta los aspectos técnicos y de ingeniería para eva-luar la conveniencia o no de su uso, es una irresponsabilidad. Se olvidan que el cable por si solo tiene una inductancia propia y en la
mayoría de los casos no es necesario el em-pleo de dichas bobinas.
¿Cómo se estructura una puesta a tierra idónea?
Los sistemas de puesta a tierra deben ser cal-culados de acuerdo con las técnicas ya estable-cidas en la teoría electromagnética, aplicando siempre los últimos avances en ingeniería. Si es necesario usar algún tipo de Gel, éste debe tener pruebas eléctricas, físicas, y químicas que avalen sus ventajas, su estabilidad en el tiempo e impac-to ambiental con el subsuelo y lechos de aguas subterráneas.
Aporte del RETIE
La evolución está relacionada con la prohibición de ciertas prácticas erróneas existentes hasta ese momento. Dentro de ellas, el uso indiscriminado de puestas a tierra independientes y la falta de me-todología confiable para calcular y medir mallas de puesta a tierra.
Conductores de cobre Vs Aluminio
El aluminio tiene menor conductividad que el cobre y una aplicación del aluminio puede ser su uso en sistema de protección externo contra rayos, en los anillos ubicados en las azoteas de los edificios y en las bajantes antes de llegar al nivel de tierra. Siem-pre se bebe evitar la unión directa del aluminio con el cobre por factores de corrosión o par galvánico.
El cobre tiene la ventaja de conducir mayor canti-dad de corriente que el aluminio y por lo tanto le lleva ventajas considerables, excepto cuando ha-blamos de costos.
En cuanto a la corrosión, el aluminio tiene una gran ventaja sobre el cobre, porque no se oxida fácilmente cuando está expuesto al medio am-biente aéreo, pero si el ambiente es salino o tiene características corrosivas, el aluminio debe tener tratamiento químico, para garantizar su estabilidad en el tiempo.
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Sección Técnica
Importancia de la corrosión
Lastimosamente, la corrosión se ha dejado de lado, pero en aspectos como la protección contra rayos, está bien considerada por la norma IEC 62305-3, que será contemplada en la nueva reforma de la norma ICONTEC 4552 de protección contra rayos. Respecto a corrosión en puestas a tierra, se ha investigado muy poco, pero al igual estamos traba-jando en una nueva norma de puesta a tierra, que tendrá en cuenta este tema tan importante, sobre todo cuando se tienen alternativas como el uso de electrodos y cables de cobre en combinación con otros metales como el acero galvanizado.
Si usamos las bases de las estructuras metálicas como parte del sistema de puesta a tierra, debe-mos tener en cuenta aspectos como el PH del suelo, entre otros, para evitar posibles problemas con la corrosión de elementos estructurales y los elementos que componen la puesta a tierra.
¿En el tema de media y alta tensión, qué es lo más aconsejable?
Uno de los puntos más importantes, es la correcta selección de las protecciones contra sobretensión, teniendo en cuenta las condiciones de aterrizamien-to de las mismas, el tipo de recorrido de cables, la configuración y topología de la red, entre otras.
Es vital seguir protocolos de seguridad adecuados en los aterrizamientos provisionales que se reali-zan en el mantenimiento de redes aéreas.
Lo más aconsejable en media y alta tensión, es manejar bajos potenciales en el sistema de pues-ta a tierra, en el momento de presentarse la fallas eléctricas.
Otros aspectos importantes
Hay aspectos muy importantes como el tipo de topología necesario, cuando la instalación impli-ca componentes como antenas de comunicación, cables específicos usados en comunicaciones, sistema de torres y alimentación de energía solar, ductos especiales, entre otros. El objetivo debe ser llegar a una correcta protección contra rayos, sis-temas de puestas a tierra y protecciones contra sobretensiones.
En qué debemos evolucionar
Un primer punto, puede ser el correcto diseño de las protecciones internas y coordinación de pro-tecciones, teniendo en cuenta los fenómenos de alta frecuencia como el rayo. Este estudio se hace imprescindible debido a la sensibilidad de los equi-pos electrónicos modernos. Se deben analizar las instalaciones internas en baja tensión, así como las instalaciones externas.
Destaco de manera especial al grupo de la Univer-sidad Distrital GIPUD y a los grupos GIPYT, PASS, EMC-UN de la Universidad Nacional de Colombia, por su liderazgo y aportes al país en la investigación de protección contra rayos y puestas a tierra.
Varilla oxidada en el suelo
dps mal coordinado.
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SIGNIFICADO DE LAS SIGLAS DE ALGUNOS TIPOS DE CABLES
ACSR Aluminum Conductor Steel Reinforced
Conductor de aluminio reforzado con acero
AAAC All Aluminum Alloy Conductor Conductor de aleación de aluminio 6201AAC All Aluminum Conductor Conductor de aleación de aluminio 1350
TF Thermoplastic Flexible Termoplástico flexible: Alambre o cable 7 hilos,calibre 16 AWG y 18 AWG, aislados con PVC, 600 V
TFFThermoplastic FIexible Flexible Termoplástico flexible-flexible: Cable flexible K, calibre 16 AWG
y 18 AWG, aislados con PVC, 600 V
TW Thermoplastic Wet Alambre o cable aislado con termoplástico (60 °C, en sitios mojados), 600 V
THW Thermoplastic High (temp) Wet Alambre o cable aislado con termoplástico para alta temperatura - 75 °C, en sitio mojado, 600 V
THWN Thermoplastic High(temp) Wet Nylon Alambre o cable aislado con termoplástico para alta temperatura (75 °C, en sitio mojado) mas chaqueta de nylon, 600 V
THHNThermoplastic High Heat (temp) Nylon
Alambre o cable aislado con termoplástico para extra alta temperatura (90 °C, en sitio seco o húmedo) mas chaqueta de nylon, 600 V
TTU Thermoplastic or (Thermosetting) Thermoplastic Underground
Cable con aislamiento termoplástico o termoestable y Chaque-ta termoplástica, para enterrado directo, 600 V
TSEC Thermoplastic or (Thermosetting) Service Entrance Concentric
Cable con aislamiento termoplástico o termoestable para servi-cio de acometida, con neutro concéntrico, 600 V
TPNM Thermoplastic Parallel No Metalic Cable con aislamiento termoplástico o termoestable paralelo,no metálico (sin pantalla ni neutro concéntrico), 600 V
SPT Service Parallel Thermoplastic Cable con aislamiento termoplástico, paralelo para servicio general, 300 V
ST Service Thermoplastic Cable de 2 o más conductores flexibles cableados y con chaqueta exterior de PVC , para uso extrapesado, 600 V
SJT Service Junior Thermoplastic Cable de 2 o más conductores flexibles cableados y con chaqueta exterior de PVC , para uso pesado, 300 V
DWP Drop Wire Parallel Alambre paralelo para bajada o acometida telefónicaDWT Drop Wire Twisted Alambre entorchado para bajada o acometida telefónicaLW Line Wire Cable para líneas aéreas de transmisión
Procables S.A. C.I.Oficinas Administrativas: Calle 20 N° 68B - 71Bogotá, D.C. - ColombiaPbx Ventas: (+571) 405 9020Fax: (+571) 424 0150Plantas de Producción: Bogotá y [email protected] • [email protected]@procables.com.co • www.procables.com.co
