conductores de potencia

8/17/2019 Conductores de Potencia

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Instituto tecnológico de Minatitlán.

Materia: Mantenimiento a equipo eléctrico.

Semestre-Grupo: noveno-bw9.

Unidad 5. Conductores eléctricos de potencia.

Docente: Morales Ventura Ricardo.

Presenta: Amador Esquivel Omar.

Miércoles 16 de marzo del 2016.


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Introducción.

Se puede definir como conductor eléctrico aquel componente de un sistema, capaz de permitir el

paso continuo de una corriente eléctrica cuando es sometido a una diferencia de potencial entre

dos puntos. En general, toda forma de materia en estado sólido o líquido posee en algún grado

propiedades de conductividad eléctrica, pero determinados materiales son relativamente buenosconductores y otros están casi totalmente desprovistos de esta propiedad. Como ejemplo, los

metales son los mejores conductores, mientras que otras substancias tales como óxidos metálicos,

sales, minerales, y materiales fibrosas presentan una conductividad relativamente baja. Algunas

otras substancias tienen una conductividad tan baja que se clasifican como no conductores

denominándose con mayor propiedad dieléctricos o aislamientos eléctricos. Los conductores

eléctricos se utilizan para permitir el paso de una corriente eléctrica entre dos puntos con

diferente potencial eléctrico. Cuando se presenta este paso de corriente eléctrica se dice que se ha

establecido un circuito; el cual se puede definir por medio de cuatro propiedades eléctricas

fundamentales: RESISTENCIA, INDUCTANCIA, CAPACITANCIA Y RESISTENCIA DE AISLAMIENTO. Un

conductor eléctrico es un elemento de un sistema constituido de un material de alta

conductividad eléctrica que puede ser utilizado para el transporte de energía eléctrica. En generaly para nuestros fines, un conductor eléctrico consta de un filamento o alambre, de una serie de

alambres cableados y/o torcidos, de material conductor, que se utiliza desnudo, o bien cubierto

con material aislante. En aplicaciones donde se requieren grandes tensiones mecánicas se utilizan

bronce, acero y aleaciones especiales. En aplicaciones electrónicas ultra finas y en pequeñas

cantidades, se utilizan el oro, la plata y el platino como conductores.


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Índice.

1.

Partes y función de un cable de potencia………………………………………………………………………1-6

2.

Definición y clasificación de los tipos de aislamiento en cables de

potencia……………………………………………………………………………………………………………………….6-10

3. Definición y clasificación de tipos de empalmes y terminales de cables eléctricos de

potencia………………………………………………………………………………………………………………..……11-18

4. Fallas más comunes en los conductores eléctricos de

potencia………………………………………………………………………………………………………..……………18-19

5.

Pruebas eléctricas que se aplican en los conductores eléctricos de

potencia……………………………………………………………………………………………………………….…….19-20

6.

Procedimiento de mantenimiento conductores eléctricos de

potencia………………………………………………………………………………………………………………….....21-29

7. Protecciones eléctricas en conductores eléctricos de

potencia……………………………………………………………………………………………………………………..30-39

8.

Conclusión y bibliografía………………………………………………………………………………………………40


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Partes de un cable de potencia y sus funciones de cada uno.

Media, alta y extra-alta tensión hasta 230 kv.La función principal de los cables de potencia es la de transportar electricidad desde la fuente de

generación hasta los puntos de consumo, donde puede ser transformada en luz y otras formas de

energía. Son utilizados en instalaciones subterráneas, ductos o charolas, y en tensiones mayores a

5 kV. Su construcción básica se compone de:

Conductor: Un conductor es todo aquel material que permite el flujo de la corriente o de cargas

eléctricas en movimiento sin mucha oposición. Es un elemento metálico que permite con facilidad

el paso de corriente eléctrica, es decir, posee baja resistencia y alta conductividad.

Para efectos de un cable de potencia de media tensión solamente se utiliza cobre o aluminio, por

lo cual a mayor área del conductor, mayor capacidad de transmisión de corriente eléctrica. El

conductor es un elemento importante en un cable de potencia y cumple la función de transportar

la corriente de un extremo a otro del cable tratando de perder la menor cantidad de la energía

transportada.

Formas y tipos de conductores

Existen cuatro principios fundamentales que deben de determinar la selección de un conductor

para un cable de energía: el material, la flexibilidad, la forma y las dimensiones. Como ya se

mencionó, los materiales más comúnmente usados como conductores eléctricos son el cobre y el

aluminio, entre los cuales existen métodos de comparación muy especiales. Esto se debe a que el

cobre posee mejores condiciones eléctricas y mecánicas, sin embargo el aluminio tiene ventaja

por su menor peso, pues su densidad de 2.70 [g/cm3 ] es menor que la del cobre que tiene una


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densidad de 8.89 [g/cm3 ]. En la siguiente tabla se muestra una comparación entre diferentes

materiales conductores:

Por lo tanto, si se utiliza un conductor de cobre el costo será mayor, la conductividad será

excelente y considerando su alta densidad en relación con el aluminio, su volumen será menor

pero su peso será más alto. Por el contrario, si se utiliza un conductor de aluminio el costo será

menor, la conductividad menor, su volumen será mayor y su peso menor. Existen dos formas de

obtener la flexibilidad de un conductor: recociendo el material para suavizarlo o aumentando elnúmero de alambres que lo forman.

La pantalla semiconductora sobre el conductor (pantalla interna): Se coloca sobre el conductor, es

la capa de material sintético y de baja resistividad que tiene como función promover la

disminución simétrica y radial del esfuerzo del campo eléctrico sobre el aislamiento, haciendo

uniforme el gradiente eléctrico en la superficie del conductor.


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Es decir, alisa el campo eléctrico más cercano al conductor haciéndolo uniforme, disminuyendo de

ésta manera el gradiente eléctrico y el riesgo de la formación de puntos de ionización en la parte

del aislamiento en la que el campo es más intenso.

Los aislamientos extruidos Generalidades: Un material aislante es aquel que tiene fuertemente

ligados los electrones de sus átomos a sus núcleos y por lo tanto no permite su fácildesplazamiento por lo que ante la acción de una diferencia de potencial, tales electrones no

tienen la libertad de moverse. El aislamiento en un cable de potencia es una capa de material

sintético de alta resistividad y tiene como función confinar el campo eléctrico.

El espesor del aislamiento es importante que sea el apropiado para la tensión del conductor, ya

que tiene la finalidad de que el campo eléctrico al que se somete al aislamiento sea menor a la

rigidez dieléctrica del medio aislante. Las características eléctricas ya se han descrito, sin embargo

también existen otro tipo de condiciones con las que debe de cumplir un aislamiento. Las

características químicas son principalmente:

Absorción de agua

Resistencia a la humedad

Resistencia a la exposición de los rayos ultravioleta

Resistencia a la oxidación

Resistencia a los agentes corrosivos

Debe quedar claro, que éstas características que deben de buscarse en un aislante dependen del

tipo de instalación que se va a realizar y sobre todo, del lugar en el que se va a colocar.

Las características físicas también deben de ser tomadas en cuenta:

Termoelasticidad

Resistencia al agrietamiento

Resistencia a la baja o alta temperatura


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También deben de considerarse las características mecánicas:

Resistencia a la tracción

Resistencia al alargamiento permanente

Resistencia al envejecimiento

Resistencia a la torsión

Es importante señalar que cualquier tipo de aislamiento por bueno que sea, va a ser falible a

alguna de éstas características, sin embargo, como se menciona reiteradamente, depende del

ingeniero de cables la selección adecuada de aislamiento para las condiciones específicas de la

instalación.

Termoplásticos: Un termoplástico se caracteriza por ser un material rígido cuando se expone a

temperatura ambiente, sin embargo cuando se eleva a la temperatura de fusión se vuelve blando

y moldeable. Es decir, después de fundirlo se le puede volver a dar una nueva forma.

Polietileno de alta densidad: El polietileno que se consigue por la polimeración de gas etileno, da

como resultado un material con muy buenas características aislantes, con una rigidez dieléctrica

comparable a la del papel impregnado y una mayor conductividad térmica, lo cual facilita la

disipación de calor. El polietileno de alta densidad tiene un punto de fusión de 130 ºC con respecto

a los 110 ºC del de baja densidad, tiene mejores cualidades mecánicas y un costo menor, esa es la

razón por la cual es uno de los materiales usados para los cables de energía de media tensión.

Termofijos: Los materiales termofijos se comportan de manera distinta al ser expuestos a altas

temperaturas, pues a diferencia de los termoplásticos, en lugar de ablandarse y volverse

moldeable, lo que sucede es que se queman reduciéndose a carbón, por lo tanto no puede volvera fundirse y por lo tanto no se le puede dar una nueva forma.

Polietileno vulcanizado: También llamado polietileno de cadena cruzada o polietileno reticulado,

se logra a través de la suma de un peróxido que al ser expuesto a una temperatura elevada en el

proceso de vulcanización tiene una reacción con el polietileno provocando la liga de las cadenas

moleculares de polietileno. El proceso de vulcanización es importante, ya que aumenta la rigidez y

eso conlleva una mayor dificultad para el manejo mecánico del cable.


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La pantalla semiconductora sobre el aislamiento (pantalla externa): Los cables de energía, bajo el

potencial aplicado, quedan sometidos a esfuerzos eléctricos radiales, tangenciales y

longitudinales. Los esfuerzos radiales están siempre presentes en el aislamiento de los cables

energizados. El aislamiento cumplirá su función en forma eficiente si el campo eléctrico se

distribuye uniformemente. Una distribución no uniforme conduce a un incremento de estos

esfuerzos en porciones del cable, con el consecuente deterioro.

Se aplica sobre el aislamiento con el fin de hacer que las líneas del campo eléctrico sean radiales

haciendo trabajar en forma uniforme el aislamiento. Debe ser lo más tersa y lisa posible para

evitar la formación de burbujas en la interface con el aislamiento. Se utiliza un material

semiconductor para evitar que se produzca ionización a su vez producida por descargas eléctricas,

las cuales son reducidas por dicho material semiconductor.

La pantalla metálica: Ésta pantalla está formada por hilos y cintas de cobre aplicadas en formahelicoidal sobre la semiconductora externa y su función es la de proteger la vida humana, pues

sirve para realizar las conexiones de puesta a tierra, y para una instalación es recomendable

aterrizar la pantalla en todos aquellos lugares en donde sea posible. Dicha pantalla también puede

estar construida de plomo tal y como se observa

a) Plomo b) Alambres de cobre c) Cintas de cobre


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La cubierta externa: La cubierta externa proporciona protección contra los agentes mecánicos,

intemperismos y agentes químicos externos. Existen cubiertas metálicas, termoplásticas, y

elastómeras. El forro debe de proteger mecánicamente al cable y es en éste en donde se graba la

identificación del cable, así como del voltaje de operación, el calibre y algunos otros datos. Existen

diversos materiales de la cubierta externa que se mencionan a continuación.

Cubierta termoplástica: Ya se ha mencionado que los materiales termoplásticos son aquellos que

se pueden fundir y se les puede dar una nueva forma, en éste caso los materiales que se utilizan

para las cubiertas termoplásticas son materiales como PVC y Polietileno de alta densidad.

Policloruro de vinilo: El cloruro de polivinil o PVC es de bajo costo y comúnmente utilizado para ser

utilizado como cubierta de los cables de potencia, de la misma manera en que tiene una

resistencia a las descargas parciales. Tiene una constante dieléctrica elevada, que en este caso no

importa significativamente a menos que se utilizara como aislamiento.

Polietileno de alta densidad: El polietileno de alta densidad tiene un punto de fusión relativamente

alto (130 [ºC]) razón por la cual se trabajó con éste material por varios años, para mejorar su

resistencia térmica, disipa el calor de una forma relativamente fácil. Tiene propiedades mecánicasaceptables especialmente su resistencia a la abrasión.

Cubiertas metálicas: En algunos casos por condiciones de operación y contaminación del terreno

es indispensable utilizar otro tipo de cubiertas, las cuales pueden ser hechas de una capa de

plomo, acero, o una malla de alambre de acero cubriendo la totalidad del cable. La cubierta de

plomo brinda una conductancia adicional que se puede aprovechar para conducir corriente de

falla dado los espesores que se necesitan desde el punto de vista mecánico. De la misma manera,

existen cubiertas metálicas tubulares, laminadas, engargoladas y combinadas, dependiendo del

tipo de instalación y sobre todo de la protección que se desee brindar al sistema de cables.


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Definición y clasificación de los cables de potencia.

HULE NATURAL: Como se indicó antes, este material tuvo una época en que no tenía competencia

para la fabricación de aislamientos y cubiertas de cables eléctricos; sin embargo, actualmente se

emplea una cantidad muy pequeña para este propósito. Necesita formularse especialmente para

lograr compuestos resistentes a la humedad, al calor, a los aceites y de resistencia mecánica alta.Actualmente no puede competir con los hules sintéticos (elastómeros), que se han desarrollado.

HULE SBR o GRS: Fue el primer material que reemplazó al hule natural, se le conoce como hule

estireno-butadieno, hule BUNA-S, hule SBR o GRS. Aunque su resistencia mecánica es inferior al

hule natural, puede formularse para lograr un compuesto de buenas cualidades eléctricas para

cables de baja tensión, es más resistente al calor y humedad que el hule natural. Aún se emplea

como aislamiento para tensiones hasta de 2 000 volts. Su uso se limita a aplicaciones de baja

tensión porque hay otros aislamientos plásticos y el astoméricos que le llevan toda la ventaja para

tensiones altas. Se emplea para temperaturas de operación hasta de 90°C.

HULE BUTILO: Este material es un polímero del isobutileno-isopreno. Aunque este material fue

desarrollado en 1940, tomó algunos años vencer algunos problemas técnicos de proceso para

poder emplearlo como aislamiento de conductores eléctricos. Sin embargo, en 1947 se empezó a

lograr una enorme producción de cables con este aislamiento para tensiones hasta de 35 000

volts. Una vez que las dificultades de formulación y preparación de compuestos de hule butilo

fueron vencidas, se logró tener un excelente aislamiento para alta tensión. Este aislamiento puede

trabajar a temperaturas de operación continua hasta de 90°C. Es inherentemente resistente al

ozono y a la humedad. Muy resistente al calor, de buena resistividad y rigidez dieléctrica, de

buenas propiedades mecánicas y excelente resistencia a la deformación térmica. Este es un buen

aislamiento para cables, pero prácticamente ha sido desplazado por nuevos y mejores materiales.


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POLICLOROPRENO, (NEOPRENO): Alrededor de los años treinta se desarrolló para la industria de

cables un nuevo material que parecía ser muy especial para aquella época. Con el paso del tiempo

se convirtió en un caballito de batalla para aplicaciones como cubiertas de cables. Este material es

el neopreno, y aunque tiene actualmente algunas limitaciones, aún se usa extensamente. El

neopreno, químicamente, es un polímero del cloropreno, que solo tiene aplicación como

aislamiento eléctrico en conductores de baja tensión, 600 volts, ya que su contenido de cloro hacesus cualidades aislantes no sean muy elevadas.

POLIETILENO CLOROSULFONADO, (CP) (HYPALON), (CSPE): Este material es de aplicación más

reciente que el neopreno, en la industria manufacturera de conductores eléctricos. Está

especificado por la Norma NMX-J- 061 como aislamiento de los cables tipo RHH y RHW. Puede

emplearse como un compuesto aislamiento-cubierta integral para muchos tipos de cables,

especialmente del tipo automotriz. Posee buenas cualidades eléctricas para usarse como un

aislamiento eléctrico de baja tensión. Posee una gran resistencia al ozono y al efecto corona. Tiene

muy buena resistencia al calor y a la humedad y pueden prepararse formulaciones especiales paramuy bajas temperaturas. Su constante dieléctrica, su factor de potencia y sus otras características

eléctricas no permiten aplicarlo como un aislamiento para altas tensiones. Resistente al calor, al

intemperismo, al oxígeno y a los aceites.


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POLIETILENO CLORADO, (CPE): Este polímero existe tanto en compuestos termoplásticos, como en

termofijos (elastoméricos). Al igual que el neopreno y que el hypalon, por sus propiedades

dieléctricas inherentes, el CPE se emplea únicamente como aislamiento en productos de baja

tensión, 600 volts y encuentra su principal aplicación en el área de la fabriación de cubiertas

exteriores para alambres y cables. Hay CPE para 90 y para 105°C. Uno de sus recientes usos se

encuentra como aislamiento de los cordones térmicos portátiles para plancha, tipo HPN.

POLICLORURO DE VINILO (PVC) O (PVC-RAD): Los compuestos aislantes de este material tienen

como base el polímero del cloruro de vinilo. Las primeras formulaciones de policloruro de vinilo

para la fabricación de compuestos termoplásticos aislantes, se empezaron a desarrollar a partir de

1 930 y aunque en un principio esos compuestos solo se emplearon para conductores cuyas

temperaturas de operación fueron de 60oC, posteriormente se mejoraron y actualmente existen

compuestos que pueden emplearse en cables con temperaturas en el conductor de 90 y 105o C y

para tensiones de 600 volts. Debido a que los compuestos de PVC contienen cloro en sus

moléculas, son inherentemente no propagadores de flama, sobre todo en los casos en los que se

preparan formulaciones especiales para lograr no solo esta cualidad, sino para hacerlos resistentes

a la no propagación de incendio, de baja emisión de humos y bajo contenido de gas ácido. Loscompuestos de PVC tienen muy buenas propiedades mecánicas, pero sus cualidades eléctricas no

son sobresalientes, sobre todo si se le compara con otros es decir el aislamiento ya no se funde o

escurre a altas temperaturas. Los aislamientos de polietileno reticulado para altas tensiones

tienen buenas cualidades mecánicas, poseen buena resistencia a la compresión y deformación

térmicas y tienen una excelente resistencia al envejecimiento por altas y bajas temperaturas. Sus

cualidades eléctricas como rigidez dieléctrica, factor de potencia, constantes dieléctricas y de

aislamiento, así como su estabilidad eléctrica en agua son sobresalientes. Es altamente resistente

al ozono, a la humedad y productos químicos. El polietileno vulcanizado es un aislamiento para

temperaturas de 90o C en operación normal, 130o C en condiciones de emergencia y 250o C en

condiciones de cortocircuito y se ha llegado a emplear en cables de energía para tensiones de: 69,

115, 230 y 525 kV. aislamientos nuevos que se han venido desarrollando y por esta causa su

aplicación se limita en nuestro medio a emplearlo para tensiones no mayores de 600 volts (en

Europa debido a la escasez de otros materiales para alta tensión, se prepararon compuestos

especiales de PVC que sirvieron para cables de energía hasta de 23 000 volts, sin embargo su alta

constante dieléctrica y factor de potencia hacen de él un aislamiento de altas pérdidas dieléctricas

que lo limitan para emplearlo en cables de alta tensión). El PVC se emplea en la fabricación de

alambres y cables de los tipos T, TW, THW,THHN, THWN, THHW, THHW-LS, y además por sus


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magníficas propiedades de resistencia mecánica, no propagación de la flama ni del incendio y de

resistencia a los aceites, es ampliamente usado como cubierta exterior de cables con aislamiento

de polietileno, polietileno vulcanizado o etileno propileno usados para alta tensión. Cuando se

requieren cables especialmente resistentes a la humedad, a los aceites, ácidos, álcalis, gasolinas y

productos químicos o cuando se busca proporcionar a los cables una resistencia mecánica

superior, puede reforzarse el aislamiento de PVC con una capa muy delgada de nylon.

POLIETILENO (PE): Es un material termoplástico constituido por cadenas lineales o ramificadas demanómetros de etileno. Fue originalmente desarrollado en 1 937 y abundantemente fabricado en

los Estados Unidos a partir de 1 940. Eléctricamente, el polietileno posee el mejor conjunto de

cualidades que se pueden esperar en un aislamiento sólido: alta rigidez dieléctrica, bajo factor de

potencia y constante dieléctrica, alta resistividad volumétrica. Sus propiedades mecánicas son

buenas, sin embargo sus limitaciones principales son su pobre resistencia a la flama, su

termoelasticidad, su deterioro por la acción de los rayos ultravioleta y su poca resistencia a la

ionización. El polietileno convencional está normalizado como aislamiento para conductores para

600 ó 1 000 volts, cuya temperatura de operación en el conductor no exceda de 75°C. El

polietileno natural de baja densidad está formado por la polimerización de moléculas de etileno

en forma lineal simple, pero si el proceso de polimerización se conduce a baja presión se obtienen

cadenas con ramificaciones resultando un compuesto más duro y rígido y especialmente

resistente a la abrasión, que si se pigmenta con negro de humo especial proporciona un material

excelente para cables tipo intemperie o para distribución aérea de baja tensión. Por sus buenas

propiedades mecánicas y su alta resistencia a la humedad, también se emplea para cubiertas

exteriores de algunos cables de energía y en cables de comunicaciones subterráneos o aéreos. Es

el material por excelencia para fabricar los aislamientos de cables telefónicos.


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POLIETILENO DE CADENA CRUZADA (XLPE o XLP): El polietileno de cadena cruzada, polietileno

reticulado o simplemente XLPE, se produce por la combinación de un polietileno termoplástico y

un peróxido orgánico adecuado, bajo ciertas condiciones de presión y temperatura. El aislamiento

resultante es de color natural o café claro dependiendo del tipo de antioxidante que se emplee en

la preparación. La resina de polietileno reticulada se puede emplear pura o mezclada con negro de

humo o cargas minerales que le mejoran sus propiedades físicas, pero disminuyen sus cualidadeseléctricas, por lo que esta combinación solo se emplea como aislamiento para cables hasta 5 000

volts, sin cubierta exterior. Después de la extrusión, el cable aislado con polietileno vulcanizable

pasa a través de una línea de vulcanización con gas o vapor a alta presión y temperatura con lo

que el material se convierte de termoplástico en termofijo, es decir el aislamiento ya no se funde o

escurre a altas temperaturas.

ETILENO PROPILENO (EPR o EP): El aislamiento de etileno propileno comúnmente conocido como

EPR, es un material elastomérico obtenido a partir del etileno y del propileno. Un aislamiento

típico de EPR para alta tensión es un compuesto que se prepara mezclando la resina deetilenopropileno con varios ingredientes más, como por ejemplo cargas minerales, antioxidantes,

plastificantes, agentes de vulcanización, etc. y al igual que en el XLPE el cable aislado con el

compuesto de EPR, se somete a un proceso de vulcanización obteniéndose un material termofijo.

Los aislamientos de EPR debidamente formulados y procesados poseen muy buenas cualidades

eléctricas y físicas; sobresaliente resistencia térmica y al ozono así como una excelente estabilidad

eléctrica en agua.


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Definición y clasificación de empalmes y terminales.

Los empalmes eléctricos son quizás unos de los factores que más influyen para el correcto

funcionamiento de una instalación eléctrica, (consideraciones para realizar un correcto empalme).

Dependiendo la situación en la que se encuentre la instalación y como se vayan instalar los cables

eléctricos, se debe de llevar a cabo el empalme más ideal. Dentro de los empalmes que se trataranaquí están los empalmes cola de rata, en derivación y prolongación.

Empalme cola de rata

Este tipo de empalme se emplea cuando los cables no van a estar sujetos a esfuerzos de tensión

elevados. Se utiliza para hacer las conexiones de los cables en las cajas de conexión o salidas, ya

sea de tomacorrientes o interruptores. En este tipo de uniones, el encintado puede ser sustituido

por un conector de capuchón.

Empalme Western Union

Este empalme nos sirve para unir dos alambres; soporta mayores esfuerzos de tensión y se utiliza principalmente para tendidos.

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Empalme duplex

Se ilustra este empalme, el cual es utilizado para unir alambres dúplex. Este empalme está

compuesto por dos uniones Western Union, realizados escalonadamente, con el propósito

de evitar diámetros excesivos al colocar la cinta aislante y evitar un posible cortocircuito.

Empalme de cables en “T” o en derivación simple

Para realizar una unión de un alambre a otro que corre sin interrupción, se emplea este tipo deempalme.

Empalme de cables en “T” o de derivación múltiple

Este empalme se emplea para realizar uniones entre una punta de un cable de derivación a otro

que corre de manera continua.


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Empalme de prolongación

Este tipo de empalme se utiliza para la prolongación de cables gruesos.


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Terminal de horquilla.


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Terminal ojal.


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Terminal hembra


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Terminal puntera tubular simple

Las fallas, según su naturaleza y gravedad, se clasifican en:


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Fallas más comunes en conductores eléctricos de potencia.

Sobrecarga: Se produce cuando la magnitud del voltaje o corriente supera el valor previsto como

normal para la instalación (llamado valor nominal) Las sobrecargas de corriente más comunes se

originan en el exceso de consumos en la instalación eléctrico. Debido a esta situación de mayor

demanda, se produce un calentamiento excesivo de los conductores eléctricos, lo que puedeconducir a la destrucción de su aislamiento, provocando incluso su inflamación, con el

consiguiente riesgo para las personas y la propiedad.

Cortocircuito: Es la falla de mayor gravedad para una instalación eléctrica. En el cortocircuito el

nivel de corriente alcanza valores tan altos, que los conductores eléctricos se funden en los puntos

de falla, produciendo calor, chispas e incluso flamas generando un alto riesgo de incendio. Los

cortocircuitos se originan por la unión fortuita de dos líneas eléctricas que han perdido su

aislamiento, entre las cuales existe una diferencia de potencial (fase y neutro).

Fallas de aislamiento: Las fallas de aislamiento no siempre dan origen a cortocircuito. En muchos

casos una falla de aislamiento en algún equipo eléctrico provoca que la carcasa metálica de dicho

equipo se energice, con el consiguiente peligro para la vida de las personas al sufrir una descargaeléctrica. El origen de las fallas de aislamiento está en el envejecimiento del mismo, los cortes de

algún conductor, uniones mal aisladas, mala ejecución de las reparaciones, etc. La instalación

eléctrica se debe diseñar para que en situaciones de mal funcionamiento, ante una perturbación,

sea capaz de soportar esta anormalidad pasajera y volver a operar correctamente, sin arriesgar la

integridad de las personas, los bienes o la propia instalación. Sin embargo, ya que es posible que

ocurran anormalidades más extremas, es decir fallas, es necesario incorporar medidas que

protejan a las personas y a los bienes frente a los cortocircuitos y sobrecargas, dotando a las

instalaciones de un sistema de protecciones destinadas a minimizar los efectos de las fallas, de tal

manera que al presentarse alguna, la instalación dañada pueda ser aislada para su posterior

reparación.

Pruebas eléctricas aplicadas.

Protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos

Cualquier instalación eléctrica debe estar provista de protecciones, cuyo objetivo es reducir al

máximo los efectos producidos por un cortocircuito o una sobrecarga. Para que esto sea posible,

las protecciones deben ser dimensionadas adecuadamente según las características del circuito.

Las protecciones más comunes que existen son:

Fusibles

Disyuntores magneto-térmicosLos fusibles están compuestos por un hilo conductor de bajo punto de fusión, el que se sustenta

entre dos cuerpos conductores, en el interior de un envase cerámico o de vidrio, que le da su

forma característica al fusible.

Este hilo conductor permite el paso de corriente por el circuito mientras los valores de ésta se

mantengan entre los límites aceptables. Si estos límites son excedidos, el hilo se funde,

despejando la falla y protegiendo así la instalación de los efectos negativos de este exceso.


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La sección que debe tener un hilo fusible para fundirse a una determinada corriente, se puede

establecer recordando la Ley de Joule.

Los disyuntores magneto-térmicos, conocidos comúnmente como interruptores automáticos, son

dispositivos de protección que se caracterizan fundamentalmente por:

Desconectar o conectar un circuito eléctrico en condiciones normales de operación. Desconectar un circuito eléctrico en condiciones de falla, ya se frente a una sobrecarga o

frente a un cortocircuito. Es posible que se utilice nuevamente después del de una falla, a

diferencia del fusible, que sólo sirve una vez.

El disyuntor magneto-térmico es un interruptor que desconecta el circuito, cuyo

accionamiento frente a una falla se debe a dos tipos de elementos:

Elemento térmico: Este dispositivo de la protección está formado por un bimetal, mismo que se

dilata con el calor que produce el exceso de corriente, haciendo actuar el mecanismo de apertura

del interruptor, que desconecta el circuito. Todos los materiales, cuando aumenta la temperatura,

aumentan su longitud. Así, por ejemplo, en verano las líneas eléctricas aéreas describen una curva

mayor que en invierno, producto de la mayor temperatura. El bimetal es una pieza formada pordos trozos de distinto metal, los que se dilatan en forma diferente. Al estar unidos, como uno de

los metales se alarga en menor proporción que el otro, la pieza se curva. La curvatura que se

origina en el bimetal es regulada para que sea proporcional a la corriente que circula a través del

circuito.

Elemento magnético: Esta parte de la protección está formada por una bobina, es decir, un

conductor enrollado con gran cantidad de vueltas alrededor del núcleo 3 magnético, que al ser

recorrido por una corriente eléctrica genera una acción magnético. Esta bobina está conectada en

serie con el circuito que se va a proteger. Cuando la corriente alcanza un valor muy grande (dos o

más veces la corriente nominal del protector), el magnetismo generado atrae un contacto móvil

que activa la desconexión del interruptor. Esto ocurre en un lapso de tiempo prácticamenteinstantáneo, como se aprecia en la gráfica que muestra la curva de operación del elemento

magnético.

Por su gran rapidez de disparo (desconexión), la protección magnética se utiliza para despejar las

fallas producidas por cortocircuito.


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Procedimiento de mantenimiento a conductores eléctricos de potencia.

VERIFICADOR POR EXAMEN.

Debe preceder a los ensayos y medidas, y normalmente se efectuará para el conjunto de la

instalación estando ésta sin tensión.

Está destinada a comprobar:

• Si el material eléctrico instalado permanentemente es conforme con las prescripciones

establecidas en el proyecto o memoria técnica de diseño.

• Si el material ha sido elegido e instalado correctamente conforme a las prescripciones del

Reglamento y del fabricante del material.

• Que el material no presenta ningún daño visible que pueda afectar a la seguridad.

En concreto los aspectos cualitativos que este tipo de verificación debe tener en cuenta son los

siguientes:

• La existencia de medidas de protección contra los choques eléctricos por contacto de partes bajo

tensión o contactos directos, como por ejemplo: el aislamiento de las partes activas, el empleo de

envolventes, barreras, obstáculos o alejamiento de las partes en tensión.

• La existencia de medidas de protección contra choques eléctricos derivados del fallo de

aislamiento de las partes activas de la instalación, es decir, contactos indirectos. Dichas medidas

pueden ser el uso de dispositivos de corte automático de la alimentación tales como interruptores

de máxima corriente, fusibles, o diferenciales, la utilización de equipos y materiales de clase II,

disposición de paredes y techos aislantes o alternativamente de conexiones equipotenciales en

locales que no utilicen conductor de protección, etc.

• La existencia y calibrado de los dispositivos de protección y señalización.

•La presencia de barreras cortafuegos y otras disposiciones que impidan la propagación del fuego,

así como protecciones contra efectos térmicos.

• La utilización de materiales y medidas de protección apropiadas a las influencias externas.

• La existencia y disponibilidad de esquemas, advertencias e informaciones similares.

• La identificación de circuitos, fusibles, interruptores, bornes, etc.

• La correcta ejecución de las conexiones de los conductores.

• La accesibilidad para comodidad de funcionamiento y mantenimiento.

VERIFICACIONES MEDIANTE MEDIDAS O ENSAYOS.

Las verificaciones descritas en la ITC-BT-19 e ITC-BT-18 son las siguientes:

1. Medida de continuidad de los conductores de protección.


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2. Medida de la resistencia de puesta a tierra.

3. Medida de la resistencia de aislamiento de los conductores.

4. Medida de la resistencia de aislamiento de suelos y paredes, cuando se utilice este sistema de

protección.

5. Medida de la rigidez dieléctrica.

Adicionalmente hay que considerar otras medidas y comprobaciones que son necesarias para

garantizar que se han adoptado convenientemente los requisitos de protección contra choques

eléctricos:

6. Medida de las corrientes de fuga

7. Medida de la impedancia de bucle.

8. Comprobación de la intensidad de disparo de los diferenciales.

9. Comprobación de la secuencia de fases.MEDIDA DE LA CONTINUIDAD DE LOS CONDUCTORES DE PROTECCIÓN Y DE LAS UNIONES

EQUIPOTENCIALES PRINCIPALES Y SUPLEMENTARIAS.

Esta medición se efectúa mediante un ohmímetro que aplica una intensidad continua del orden de

200 mA con cambio de polaridad, y equipado con una fuente de tensión continua capaz de genera

de 4 a 24 voltios de tensión continua en vacío. Los circuitos probados deben estar libres de

tensión. Si la medida se efectúa a dos hilos es necesario descontar la resistencia de los cables de

conexión del valor de resistencia medido.

En la figura se ilustra la medida del valor de la resistencia óhmica del conductor de protección que

une dos bases de enchufe, mediante un comprobador de baja tensión multifunción, válido paraotros tipos de comprobaciones, no obstante, un simple ohmímetro con medida de resistencia a

dos hilos sería suficiente para esta verificación.

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.

Por la importancia que ofrece, desde el punto de vista de la seguridad cualquier instalación de

toma de tierra, deberá ser obligatoriamente comprobada por el Director de la Obra o Instalador

Autorizado en el momento de dar de alta la instalación para su puesta en marcha o en

funcionamiento.

Personal técnicamente competente efectuará la comprobación de la instalación de puesta a tierra,

al menos anualmente, en la época en la que el terreno esté más seco. Para ello, se medirá laresistencia de tierra, y se repararán con carácter urgente los defectos que se encuentren.

En los lugares en que el terreno no sea favorable a la buena conservación de los electrodos, éstos

y los conductores de enlace entre ellos hasta el punto de puesta a tierra, se pondrán al

descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.

Estas medidas se efectúan mediante un telurómetro, que inyecta una intensidad de corriente

alterna conocida, a una frecuencia superior a los 50Hz, y mide la caída de tensión, de forma que el


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cociente entre la tensión medida y la corriente inyectada nos da el valor de la resistencia de

puesta a tierra.La conexión se efectúa a tres terminales tal y como se indica en la figura, de forma

que la intensidad se inyecta entre E y H, y la tensión se mide entre S y ES.

El electrodo de puesta a tierra está representado por RE, mientras que los otros dos electrodos

hincados en el terreno son dos picas auxiliares de unos 30 cm de longitud que se suministran con

el propio termómetro. Los tres electrodos se deben situar en línea recta.

Durante la medida, el electrodo de puesta a tierra cuya resistencia a tierra(RE) se desea medir

debe estar desconectado de los conductores de puesta a tierra. La distancia entre la sonda (S) y el

electrodo de puesta a tierra (E/ES), al igual que la distancia entre (S) y la pica auxiliar (H) debe ser

al menos de 20 metros. Los cables no se deben cruzar entre sí para evitar errores de medida por

acoplamientos capacitivos.

La medida efectuada se puede considerar como correcta si cuando se desplaza la pica auxiliar (S)

de su lugar de hincado un par de metros a izquierda y derecha en la línea recta formada por los

tres electrodos el valor de resistencia medido no experimenta variación. En caso contrario es

necesario ampliar la distancia entre los tres electrodos de medida hasta que se cumpla lo anterior.Mediante termómetros que permiten una conexión a cuatro terminales se puede medir también

la resistividad del terreno.

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO DE LA INSTALACIÓN.

Las instalaciones deberán presentar una resistencia de aislamiento al menos igual a los valores

indicados en la tabla siguiente: Este aislamiento se entiende para una instalación en la cual la

longitud del conjunto de canalizaciones y cualquiera que sea el número de conductores que las

componen no exceda de 100 metros. Cuando esta longitud exceda del valor anteriormente citado

y pueda fraccionarse la instalación en partes de aproximadamente 100 metros de longitud, bien

por seccionamiento, desconexión, retirada de fusibles o apertura de interruptores, cada una de las

partes en que la instalación ha sido fraccionada debe presentar la resistencia de aislamiento que

corresponda según la tabla anterior.

Cuando no sea posible efectuar el fraccionamiento citado en tramos de 100 metros, el valor de la

resistencia de aislamiento mínimo admisible será el indicado en la tabla 1 dividido por la longitud

total de la canalización, expresada ésta última en unidades de hectómetros.

Si las masas de los aparatos receptores están unidas al conductor neutro (redes T-N), se

suprimirán estas conexiones durante la medida, restableciéndose una vez terminada ésta.

Cuando la instalación tenga circuitos con dispositivos electrónicos, en dichos circuitos los

conductores de fase y el neutro estarán unidos entre sí durante las medidas.

El aislamiento se medirá de dos formas distintas: en primer lugar entre todos los conductores del

circuito de alimentación (fases y neutro) unidos entre sí con respecto a tierra (aislamiento con

relación a tierra), y a Continuación entre cada pareja de conductores activos. La medida se

efectuará mediante un megóhmetro, que no es más que un generador de corriente continua,

capaz de suministrar las tensiones de ensayo especificadas en la tabla anterior con una corriente


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de 1 mA para una carga igual a la mínima resistencia de aislamiento especificada para cada

tensión.

Durante la primera medida, los conductores, incluido el conductor neutro o compensador, estarán

aislados de tierra, así como de la fuente de alimentación de energía a la cual están unidoshabitualmente. Es importante recordar que estas medidas se efectúan por tanto en circuitos sin

tensión, o mejor dicho desconectados de su fuente de alimentación habitual, ya que en caso

contrario se podría averiar el comprobador de baja tensión o megóhmetro. La tensión de prueba

es la tensión continua generada por el propio megóhmetro.

La medida de aislamiento con relación a tierra, se efectuará uniendo a ésta el polo positivo del

megóhmetro y dejando, en principio, todos los receptores conectados y sus mandos en posición

“paro”, asegurándose que no existe falta de continuidad eléctrica en la parte de la instalación que

se verifica; los dispositivos de interrupción intercalados en la parte de instalación que se verifica se

pondrán en posición de "cerrado" y los cortacircuitos fusibles instalados como en servicio normal a

fin de garantizar la continuidad eléctrica del aislamiento. Todos los conductores se conectaránentre sí incluyendo el conductor neutro o compensador, en el origen de la instalación que se

verifica y a este punto se conectará el polo negativo del megóhmetro.

Cuando la resistencia de aislamiento obtenida resultara inferior al valor mínimo que le

corresponda, se admitirá que la instalación es, no obstante correcta, si se cumplen las siguientes

condiciones:

- Cada aparato receptor presenta una resistencia de aislamiento por lo menos igual al valor

señalado por la norma particular del producto que le concierna o en su defecto 0,5 MΩ.

- Desconectados los aparatos receptores, la resistencia de aislamiento de la instalación es superior

a lo indicado anteriormente. La segunda medida a realizar corresponde a la resistencia deaislamiento entre conductores polares, se efectúa después de haber desconectado todos los

receptores, quedando los interruptores y cortacircuitos fusibles en la misma posición que la

señalada anteriormente para la medida del aislamiento con relación a tierra. La medida de la

resistencia de aislamiento se efectuará sucesivamente entre los conductores tomados dos a dos,

comprendiendo el conductor neutro o compensador.

Para las instalaciones que empleen muy baja tensión de protección (MBTP) o de seguridad (MBTS)

se deben comprobar los valores de la resistencia de aislamiento para la separación de estos

circuitos con las partes activas de otros circuitos, y también con tierra si se trata de MBTS,

aplicando en ambos casos los mínimos de la tabla1 anterior.

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO DE SUELOS Y PAREDES.

Uno de los sistemas que se utiliza para la protección contra contactos indirectos en determinados

locales y emplazamientos no conductores se basa en que, en caso de defecto de aislamiento

básico o principal de las partes activas, se prevenga el contacto simultáneo con partes que puedan

estar a tensiones diferentes, utilizando para ello suelos y paredes aislantes con una resistencia de

aislamiento no inferior a:


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- 50 kΩ, si la tensión nominal de la instalación no es superior a 500 V; y

- 100 kΩ, si la tensión nominal de la instalación es superior a 500 V.

Para comprobar los valores anteriores deben hacerse al menos tres medidas en el mismo local,

una de esas medidas estando situado el electrodo, aproximadamente a 1m de un elemento

conductor accesible en el local. Las otras dos medidas se efectuarán a distancias superiores. Estaserie de tres medidas debe repetirse para cada superficie importante del local.

Se utilizará para las medidas un megóhmetro capaz de suministrar en vacío una tensión de unos

500 voltios de corriente continua, (1000 voltios si la tensión nominal de la instalación es superior a

500 voltios).

Se pueden utilizar dos electrodos de medida (el tipo 1, o el tipo 2), aunque es recomendable

utilizar el tipo 1.

El electrodo de medida tipo 1 está constituido por una placa metálica cuadrada de 250 mm de

lado y un papel o tela hidrófila mojada y escurrida de unos 270 mm de lado que se coloca entre la

placa y la superficie a ensayar. Durante las medidas se aplica a la placa una fuerza de 750 N o 250N según se trate de suelo o paredes.

El electrodo de medida tipo 2 está constituido por un triángulo metálico, donde los puntos de

contacto con el suelo o pared están colocados próximos a los vértices de un triángulo equilátero.

Cada una de las piezas de contacto que le sostiene, está formada por una base flexible que

garantiza, cuando está bajo el esfuerzo indicado, un contacto íntimo con la superficie a ensayar de

aproximadamente 900 mm2 , presentando una resistencia inferior a 5000 Ω. En este caso antes de

efectuar las medidas la superficie a ensayar se moja o se cubre con una tela húmeda. Durante la

medida, se aplica sobre el triángulo metálico una fuerza de 750 N o 250 N, según se trate de suelos

o paredes.

ENSAYO DIELÉCTRICO DE LA INSTALACIÓN.

Por lo que respecta a la rigidez dieléctrica de una instalación, ha de ser tal, que desconectados los

aparatos de utilización (receptores), resista durante 1 minuto una prueba de tensión de 2U + 1000

voltios a frecuencia industrial (50 Hz), siendo U la tensión máxima de servicio expresada en voltios

y con un mínimo de 1.500 voltios. Este ensayo se realizará para cada uno de los conductores

incluido el neutro o compensador, con relación a tierra y entre conductores, salvo para aquellos

materiales en los que se justifique que haya sido realizado dicho ensayo previamente por el

fabricante.

Este ensayo se efectúa mediante un generador de corriente alterna de 50 Hz capaz de suministrar

la tensión de ensayo requerida. Durante este ensayo los dispositivos de interrupción se pondránen la posición de "cerrado" y los cortacircuitos fusibles instalados como en servicio normal a fin de

garantizar la continuidad del circuito eléctrico a probar.

Este ensayo no se realizará en instalaciones correspondientes a locales que presenten riesgo de

incendio o explosión. Durante este ensayo, la corriente suministrada por el generador, que es la

que se fuga a tierra a través del aislamiento, no será superior para el conjunto de la instalación o

para cada uno de los circuitos en que ésta pueda dividirse a efectos de su protección, a la


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sensibilidad que presenten los interruptores diferenciales instalados como protección contra los

contactos indirectos.

MEDIDA DE CORRIENTES DE FUGA.

Además de la prueba de corriente de fuga del apartado anterior es conveniente efectuar para cada

uno de los circuitos protegidos con interruptores diferenciales la medida de corrientes de fuga, ala tensión de servicio de la instalación y con los receptores conectados. Los valores medidos deben

ser igualmente inferiores a la mitad de la sensibilidad de los interruptores diferenciales instalados

para protección de cada uno de los circuitos. Mediante este método es posible detectar un circuito

o receptor que presente un defecto de aislamiento o que tenga una corriente de fugas superior a

la de la sensibilidad de los interruptores diferenciales de la instalación, llegando en casos extremos

a disparar el o los diferenciales de protección, en cuyo caso sería necesario puentearlos para

poder localizar el circuito o receptor averiado.

La medida se efectúa mediante una tenaza a perimétrica de sensibilidad mínima de 1mA, que se

coloca abrazando los conductores activos (de fase y el neutro), de forma que la tenaza mide la

suma vectorial de las corrientes que pasan por los conductores que abraza, si la suma no es cero lainstalación tiene una intensidad de fuga que circulará por los conductores de puesta a tierra de los

receptores instalados aguas abajo del punto de medida. Este tipo de pinzas suelen llevar un filtro

que nos permite hacer la medida a la frecuencia de red (50Hz) o para intensidades de alta

frecuencia.

No hay que confundir la corriente de defecto con la corriente de fuga, ya que esta última se da en

mayor o menor medida en todo tipo de receptores en condiciones normales de funcionamiento,

sobre todo en receptores que lleven filtros para combatir interferencias, como los formados por

condensadores conectados a tierra. Un ejemplo son los balastos electrónicos de alta frecuencia

asociados a los tubos fluorescentes.

MEDIDA DE LA IMPEDANCIA DE BUCLE.

La medida del valor de la impedancia de bucle es necesaria para comprobar el correcto

funcionamiento de los sistemas de protección basados en la utilización de fusibles o interruptores

automáticos en sistemas de distribución TN, e IT principalmente.

Estos sistemas de protección requieren determinar la intensidad de cortocircuito prevista fase

tierra, para comprobar que para ese valor de intensidad de cortocircuito el tiempo de actuación

del dispositivo de protección de máxima intensidad es menor que un tiempo especificado.

Este tiempo depende del esquema de distribución utilizado y de la tensión nominal entre fase y

tierra, U0, de la instalación, tal y como se especifica en la ITC-BT-24. Los parámetros que

intervienen en estas comprobaciones son los siguientes:

Zs es la impedancia del bucle de defecto, incluyendo la de la fuente, la del conductor activo hasta

el punto de defecto y la del conductor de protección, desde el punto de defecto hasta la fuente.

Para el esquema TN de la siguiente figura se tendría que: Zs= (R1+R2) + j (XL1 + XL2).

Los medidores de impedancia de bucle son instrumentos que miden directamente el valor de esta

impedancia y que calculan mediante unprocesador el valor de la intensidad de cortocircuito


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prevista. Durante este tipo de medidas es necesario puentear provisionalmente cualquier

interruptor diferencial instalado aguas arriba del punto de prueba. Esta medida se debe efectuar

con la instalación en tensión. Como estas medidas se efectúan a dos hilos es necesario descontar

la resistencia de los cables de conexión de la medida.

Además de la medida de la impedancia de bucle entre fase y tierra (L-PE), también es posible

mediante estos instrumentos determinar la impedancia de bucle entre cualquier fase y el

conductor neutro (L-N), así como entre dos fases cualesquiera para instalaciones trifásicas.

El principio de funcionamiento de un medidor de impedancia de bucle consiste en cargar el

circuito en el punto de prueba mediante una resistencia calibrada que se conecta durante un

tiempo muy breve del orden de milisegundos, de forma que circula una intensidad conocida. El

instrumento mide la tensión tanto antes como durante el tiempo que circula la corriente, siendo la

diferencia entre ambas, la caída de tensión en el circuito ensayado, finalmente el cociente entre la

caída de tensión y el valor de la intensidad de carga nos da el valor de la impedancia de bucle.

MEDIDA DE LA TENSIÓN DE CONTACTO Y COMPROBACIÓN DE LOS INTERRUPTORES

DIFERENCIALES.

Cuando el sistema de protección contra los choques eléctricos está confiado a interruptores

diferenciales, como es habitual cuando se emplean sistemas de distribución del tipo T-T se debe

cumplir la siguiente condición:

Para garantizar la seguridad de la instalación se tienen que dar dos condiciones, la primera que la

tensión de contacto que se pueda presentar en la instalación en función de los diferenciales

instalados sea menor que el valor límite convencional (50 V ó 24 V), y la segunda que los

diferenciales funcionen correctamente.

a) Medida de la tensión de contacto.

En la práctica los medidores de impedancia de bucle que sirven también para medir el valor de la

tensión de contacto no suelen ser capaces de medir únicamente el valor de la resistencia RA, sino

que miden el valor de la impedancia de todo el bucle indicado en la figura anterior incluyendo la

resistencia de tierra del centro de transformación (RB), de forma que se obtiene un valor superior

al valor buscado de RA. Finalmente el medidor multiplica este valor por la intensidad asignada del

interruptor diferencial que nosotros hayamos seleccionado para obtener así la tensión de

contacto:

Como la impedancia de bucle es siempre mayor que la de puesta a tierra el valor de la tensión de

contacto medida siempre será mayor que el valor real estaremos del lado de la seguridad.

Obviamente la instalación es segura si la tensión de contacto medida es menor que la tensión de

contacto límite convencional.

b) Comprobación de los interruptores diferenciales.

La comprobación de diferenciales requiere de un aparato capaz de inyectar a través del diferencial

bajo prueba una corriente de fugas especificada y conocida que según su valor deberá hacer

disparar al diferencial. Para hacer la prueba el comprobador se conecta en cualquier base de

enchufe aguas abajo del diferencial en ensayo, estando la instalación en servicio. Además cuando


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dispare el diferencial el comprobador debe ser capaz de medir el tiempo que tardó en disparar

desde el instante en que se inyectó la intensidad de fugas.

Normalmente estos equipos inyectan una corriente senoidal, pero para comprobar algunos

diferenciales especiales a veces es necesario también que sean capaces de inyectar corriente

alterna rectificada de media onda o una corriente continua.

Las pruebas habituales para comprobar el funcionamiento de un diferencial del tipo general son

las siguientes:

• Se inyecta una intensidad mitad de la intensidad diferencial residual asignada, con un ángulo de

fase de corriente respecto de la onda de tensión de 0º, y el diferencial no debe disparar.

• Se repite la prueba anterior con un ángulo de fase de 180º y el diferencial no debe disparar.

• Se inyecta una intensidad igual la intensidad diferencial residual asignada, con un ángulo de fase

de corriente respecto de la onda de tensión de 0º, y el diferencial debe disparar en menos de 200

ms.

• Se repite la prueba anterior con un ángulo de fase de 180º y el diferencial debe disparar en

menos de 200 ms.

• Se inyecta una intensidad igual al doble de la intensidad diferencial residual asignada, con un

ángulo de fase de corriente respecto de la onda de tensión de 0º, y el diferencial debe disparar en

menos de 150 ms.


menos de 150 ms.

• Se inyecta una intensidad igual a cinco veces la intensidad diferencial residual asignada, con un

ángulo de fase de corriente respecto de la onda de tensión de 0º, y el diferencial debe disparar enmenos de 40 ms.


menos de 40 ms. Para los diferenciales selectivos del tipo S las pruebas tienen otros límites de

aceptación.

COMPROBACIÓN DE LA SECUENCIA DE FASES.

Esta comprobación se efectúa mediante un equipo específico o utilizando un comprobador

multifunción de baja tensión que tenga esta capacidad. Esta medida es necesaria por ejemplo si se

van a conectar motores trifásicos, de forma que se asegure que la secuencia de fases es directa

antes de conectar el motor.

Sistemas de puesta a tierra. La función de la puesta a tierra de una instalación eléctrica es la de

forzar la derivación, al terreno, de las intensidades de corriente, de cualquier naturaleza que se

puedan originar, ya se trate de corrientes de defecto, bajo frecuencia industrial, o debidas a

descargas atmosféricas, de carácter impulsiones. Con ello, se logra:

- Limitar la diferencia de potencial que, en un momento dado, puede presentarse entre

estructuras metálicas y de tierra,


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- Posibilitar la detección de defectos a tierra y asegurar la actuación y coordinación de las

protecciones, eliminando o disminuyendo, así el riesgo que supone una avería para el material

utilizado y las personas,

- Limitar las sobretensiones internas que puedan aparecer en la red eléctrica, en determinadas

condiciones de explotación.

- Evitar que las tensiones de frente escarpado que originan las descaras de los rayos provoquen

“cebados inversos”, en el caso de las instalaciones de exterior y, particularmente, en líneas aéreas.

PROPIEDADES GENERALES DE LA PUESTA A TIERRA

a) La resistencia de una toma de tierra, de forma y dimensiones dadas, es proporcional a la

resistividad del terreno.

b) La resistencia varía en razón inversa a las dimensiones lineales del electrodo, para tomas de

tierra homotéticas.

c) La resistencia de las tomas de tierra de forma longitudinal depende poco de las dimensiones

transversales y varia, aproximadamente, como la inversa de la dimensión predominante.

d) A medida que el terreno es peor conductor, mayor es el interés en recurrir a tomas de tierra de

forma muy alargada.

e) La resistencia de una toma de tierra de forma simétrica respecto a un plano horizontal se

reduce a la mitad cuando pasa de un semienterramiento a estar enterrada a grandes

profundidades.


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Protecciones de conductores eléctricos de potencia.

Protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos

Cualquier instalación eléctrica debe estar provista de protecciones, cuyo objetivo es reducir al

máximo los efectos producidos por un cortocircuito o una sobrecarga. Para que esto sea posible,

las protecciones deben ser dimensionadas adecuadamente según las características del circuito.Las protecciones más comunes que existen son:

Fusibles

Disyuntores magneto-térmicos

Los fusibles están compuestos por un hilo conductor de bajo punto de fusión, el que se sustenta

entre dos cuerpos conductores, en el interior de un envase cerámico o de vidrio, que le da su

forma característica al fusible.

Este hilo conductor permite el paso de corriente por el circuito mientras los valores de ésta se

mantengan entre los límites aceptables. Si estos límites son excedidos, el hilo se funde,

despejando la falla y protegiendo así la instalación de los efectos negativos de este exceso.

La sección que debe tener un hilo fusible para fundirse a una determinada corriente, se puede

establecer recordando la Ley de Joule.

Los disyuntores magneto-térmicos, conocidos comúnmente como interruptores automáticos, son

dispositivos de protección que se caracterizan fundamentalmente por:

Desconectar o conectar un circuito eléctrico en condiciones normales de operación.

Desconectar un circuito eléctrico en condiciones de falla, ya se frente a una sobrecarga o frente a

un cortocircuito.

Es posible que se utilice nuevamente después del de una falla, a diferencia del fusible, que sólo

sirve una vez.

El disyuntor magneto-térmico es un interruptor que desconecta el circuito, cuyo accionamiento

frente a una falla se debe a dos tipos de elementos:

Elemento térmico: Este dispositivo de la protección está formado por un bimetal, mismo que se

dilata con el calor que produce el exceso de corriente, haciendo actuar el mecanismo de apertura

del interruptor, que desconecta el circuito. Todos los materiales, cuando aumenta la temperatura,

aumentan su longitud. Así, por ejemplo, en verano las líneas eléctricas aéreas describen una curva

mayor que en invierno, producto de la mayor temperatura. El bimetal es una pieza formada por

dos trozos de distinto metal, los que se dilatan en forma diferente. Al estar unidos, como uno delos metales se alarga en menor proporción que el otro, la pieza se curva. La curvatura que se

origina en el bimetal es regulada para que sea proporcional a la corriente que circula a través del

circuito.

Elemento magnético: Esta parte de la protección está formada por una bobina, es decir, un

conductor enrollado con gran cantidad de vueltas alrededor del núcleo 3 magnético, que al ser

recorrido por una corriente eléctrica genera una acción magnético. Esta bobina está conectada en


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serie con el circuito que se va a proteger. Cuando la corriente alcanza un valor muy grande (dos o

más veces la corriente nominal del protector), el magnetismo generado atrae un contacto móvil

que activa la desconexión del interruptor. Esto ocurre en un lapso de tiempo prácticamente

instantáneo, como se aprecia en la gráfica que muestra la curva de operación del elemento

magnético.

Por su gran rapidez de disparo (desconexión), la protección magnética se utiliza para despejar las

fallas producidas por cortocircuito.

INTERRUPTORES MAGNÉTICOS: Son interruptores automáticos que reaccionan ante sobre

intensidades de alto valor, cortándolas en tiempos lo suficientemente cortos como para no

perjudicar ni a la red ni a los aparatos asociados a ella. Para iniciar la desconexión se sirven del

movimiento de un núcleo de hierro dentro de un campo magnético proporcional al valor de la

intensidad que circula. La curva característica de un disparo magnético es la representada en la

figura siguiente.

El dispositivo permite trabajar en la zona A pero no en la B. La desconexión se efectúa cuando las

condiciones del circuito llegan a la zona rayada de separación entre ambas. Así pues, para la curva

ejemplo de la figura 3, cualquier intensidad menor de 4,25 A, no provocaría la desconexión, por

más tiempo que estuviera circulando. En cambio, para cualquier intensidad mayor de 4,75 A,

provocaría la desconexión inmediata. El límite inferior de la curva (unos 4 milisegundos), viene

determinado por el tiempo que transcurre desde el instante de establecimiento de la intensidad,

hasta la extinción del arco. Este tiempo marca la inercia mecánica y eléctrica propia de estos

aparatos.


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INTERRUPTORES TÉRMICOS: Son interruptores automáticos que reaccionan ante sobre

intensidades ligeramente superiores a la nominal, asegurando una desconexión en un tiempo lo

suficientemente corto para no perjudicar ni a la red ni a los receptores asociados con él. Para

provocar la desconexión, aprovechan la deformación de una lámina bimetálica, que se curva en

función del calor producido por la corriente al pasar a través de ella.

La curva característica de un disparo térmico es la representada en la figura. El dispositivo térmico

permite trabajar en la zona A pero no llegar a la zona B. La interrupción del circuito se efectúa

siempre cuando las condiciones de trabajo llegan a la zona rayada que marca la separación entre

ambas. Esta zona rayada marca las tolerancias lógicas que tendrá la fabricación de este tipo de

aparatos.

Así, pues, en la curva de la figura 2, que citamos a título de ejemplo, circulando una intensidad de

3A., el interruptor no desconectaría nunca.

Con 10A. Iniciaría la desconexión a los 35 segundos., y con 30 A. la desconexión se iniciará a los 15segundos.

. La forma y límites de la curva característica de un interruptor térmico varían según la técnica

empleada en el sistema de caldeo de la bilámina.

. INTERRUPTORES MAGNETO-TÉRMICOS: Generalmente, los interruptores automáticos combinan

varios de los sistemas de protección descritos, en un solo aparato. Los más utilizados son los

magneto-térmicos.


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Poseen tres sistemas de desconexión: manual, térmico y magnético. Cada uno puede actuar

independientemente de los otros, estando formada su curva de disparo por la superposición de

ambas características, magnética y térmica.

En el gráfico de la figura puede verse la curva de desconexión de un magneto-térmico, en la que se

aprecia una zona A, claramente térmica, una zona B que corresponde a la reacción magnética, y la

zona de solape C, en donde el disparo puede ser provocado por el elemento magnético o térmico

indistintamente.

Normalmente, en los gráficos en que se ilustra la curva característica de los magneto-térmicos, se

concede el eje vertical a la escala de tiempos, graduada logarítmicamente, y el eje horizontal a la

escala de intensidades, graduada también a escala logarítmica, y en múltiplos de la intensidad

nominal. Así, por ejemplo, un punto 3 In corresponderá a 30A, si el aparato es de 10A, o bien a

75A, si el aparato es de 25A, etc.

Como en casos anteriores, la zona de tolerancia delimita las dos zonas características de "no

desconexión" y de "segura desconexión". Así, para una intensidad 2,5 In podría suceder la

desconexión entre los 15 y los 60 sg, siendo correcto cualquier tiempo intermedio de disparo.Mecánicamente, podemos decir que estos interruptores disponen de desconexión libre, es decir,

que cuando se produce una desconexión, ya sea por sobrecarga o cortocircuito, el aparato

desconecta aunque se sujete la manecilla de conexión. Para los magneto-térmicos bipolares o

tripolares, podemos decir también que cuando una fase es afectada en la desconexión, ésta se

efectúa simultáneamente en todos los polos mediante transmisión interna, independiente de la

pieza de unión entre manecillas.

RELES TÉRMICOS BIMETÁLICOS: Los relés térmicos bimetálicos constituyen el sistema más simple y

conocido de la protección térmica por control indirecto, es decir, por calentamiento del motor a

través de su consumo.

Los bimetales están formados por la soldadura al vacío de dos láminas de materiales de muy

diferente coeficiente de dilatación (generalmente invar y ferroníquel). Al pasar la corriente

eléctrica, los bimetales se calientan y se curvan, con un grado de curvatura que depende del valor

de la corriente y del tiempo.


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En caso de sobrecarga, al cabo de un determinado tiempo definido por su curva característica, los

bimetales accionan un mecanismo de disparo y provocan la apertura de un contacto, a través del

cual se alimenta la bobina del contacto de maniobra. Este abre y desconecta el motor.

En los relés térmicos diferenciales se dispone de un sistema mecánico diferencial para la

protección contra fallos de fase. Si durante la marcha del motor se interrumpe una fase (p.e. L3),

el bimetal de esta fase se enfría y desplaza hacia la izquierda la regleta superior. Con ello se

consigue una carrera adicional en el extremo de la palanca, de forma que con una menor

deformación de los otros dos bimetales se produce el disparo.

El efecto resultante es un desplazamiento de la curva de disparo según la línea de trazos de la

curva característica, de forma que éste se produce con una intensidad inferior a la nominal

(generalmente a 0,85 de la nominal). Se trata, pues, de una protección contra fallos de fase muy

relativa, ya que el tiempo de disparo depende de la intensidad que esté consumiendo el motor. Si

en el momento del fallo de fase esta intensidad fuera inferior al valor ajustado en el relé, éste no

dispararía o lo haría en un tiempo muy grande. En cualquier caso se trata de un disparo lento, ya

que incluso con la intensidad nominal habría que esperar un tiempo de aproximadamente 100

segundos.

Por otra parte, los relés térmicos tienen una curva de disparo fija y está prevista para motores con

arranque normal, es decir, con tiempos de arranque del orden de 5 a 10 segundos. En los casos de

arranque difícil (p.e. en centrifugadoras, molinos, grandes ventiladores, etc.), que tienen un mayor

tiempo de arranque, la curva de disparo resulta demasiado rápida y el relé térmico dispararía

durante el arranque.

PROTECCIÓN CON SONDAS TÉRMICAS: La protección con sondas térmicas constituye un magnífico

sistema de protección contra las sobrecargas térmicas suaves y prolongadas. La sonda es como un

termómetro que mide de forma directa la temperatura del arrollamiento del motor, acusando


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también la influencia de otros factores externos, tales como una temperatura ambiente excesiva o

una refrigeración insuficiente.

Aunque hay varios tipos de sondas, las más utilizadas son las de coeficiente de temperatura

positivo (CTP) o termistancias, las cuales se caracterizan por provocar un aumento brusco de su

resistencia cuando la temperatura llega a un valor determinado, llamado "temperatura nominal de

funcionamiento" (TNF). Para este valor, la termistancia, conectada a un relé electrónico especial,

provoca el disparo del contacto de maniobra.

Como las sondas miden exclusivamente la temperatura del punto en que hacen contacto, es

necesario colocarlas en los puntos más críticos del arrollamiento del motor; generalmente en el

fondo de las ranuras o en las cabezas de bobina del lado de salida del aire. Esto obliga a efectuar

su montaje de forma cuidadosa durante la fase de bobinado del motor para asegurar un buen

contacto térmico.

Además de los problemas que lleva la colocación de la sonda hay otro factor que condicionadecisivamente este sistema de protección. A pesar de su pequeña masa (como una cabeza de

cerilla), la sonda reacciona con un cierto retardo definido por su constante de tiempo térmica, que

en la práctica suele ser del orden de 8 a 10 segundos.


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Así, en la figura representamos la variación de temperatura en función del tiempo, en un motor

hipotético M1 sometido a una densidad de corriente de 20 A/mm2 , y la correspondiente curva de

temperatura de su sensor CTP. Igualmente representamos la de un motor M2 sometido a una

densidad de corriente de 50 A/mm2 , y la de su sensor.

En ambos motores suponemos que sus aislantes son del tipo B. Supongamos ahora que el motor

M1 se halla trabajando a una temperatura normal de funcionamiento TNF de 110 ºC y sufre una

brusca sobrecarga. Como la sonda no reaccionará hasta pasados 10 segundos, esto dará tiempo a

que el motor llegue a alcanzar la temperatura de 140ºC, es decir, 140 - 120 = 20 ºC por encima de

la temperatura máxima admitida por el aislante clase B.

. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE MOTOR: Los interruptores automáticos de motor utilizan el

mismo principio de protección que los interruptores magnetotérmicos. Son aparatos diseñados

para ejercer hasta 4 funciones:

1.- Protección contra sobrecargas.

2.- Protección contra cortocircuitos.

3.- Maniobras normales manuales de cierre y apertura.

4.- Señalización.

Este tipo de interruptores, en combinación con un contactor, constituye una solución excelente

para la maniobra de motores, sin necesidad de fusibles de protección.

En la figura podemos ver dos circuitos diferentes de alimentación de un motor según dos

procedimientos; el primero utiliza los fusibles de protección de líneas, el imprescindible contactor

y su relé térmico; el segundo solamente utiliza un interruptor automático de motor y un contactor.Las diferencias son notables, así que veamos los inconvenientes y ventajas estudiando la

composición del interruptor automático de motor.


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Como ya hemos dicho, estos interruptores disponen de una protección térmica. Cada uno de los

tres polos del interruptor automático dispone de un disparador térmico de sobrecarga consistente

en unos bimetales por los cuales circula la intensidad del motor. En caso de una sobrecarga el

disparo se produce en un tiempo definido por su curva característica.

La intensidad de disparo térmico es regulable dentro de ciertos límites. Para el modelo KTA3 de

Sprecher existen 13 modelos con intensidades comprendidas entre 0,1 A hasta 25 A. disponiendo

cada uno de ellos de un campo de reglaje determinado.

La protección magnética o disparador magnético de cortocircuito consiste en un electroimán por

cuyo arrollamiento circula la corriente del motor y cuando esta alcanza un valor determinado se

acciona bruscamente un núcleo percutor que libera la retención del mecanismo de disparo,

obteniéndose la apertura de contactos en un tiempo inferior a 1 ms. La intensidad de

funcionamiento del disparador magnético es de 11 a 18 veces la intensidad de reglaje,

correspondiente a los valores máximo y mínimo del campo de reglaje.

INTERRUPTORES DIFERENCIALES: Son interruptores automáticos que evitan el paso de corriente

de intensidad peligrosa por el cuerpo humano. La peligrosidad de los efectos que se pueden

producir depende de la intensidad de la corriente y de su duración, tal como se determina en el

gráfico de la figura . En dicho gráfico, si fijamos una intensidad circulante en mA., y un tiempo de

duración en ms., se nos determina un punto. Si este punto se halla en la zona A, los efectos que se

producirán serán inofensivos para personas normales. Si se halla en la zona B, ocasionará

molestias que pueden ser peligrosas, y si se halla en la zona C podrá resultar mortal, ya que puede


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ocasionar inconsciencia o fibrilación ventricular. Por ejemplo, vemos en el gráfico que una

intensidad de 310 mA., según actúe durante 40, 80 o 400 ms. está situada en la zona A, B ó C.

La intensidad circulante por el cuerpo humano viene limitada por una parte, por la resistencia

propia del cuerpo (unos 550 ohmios mínimos) y por otra, por la resistencia del contacto con las

zonas en tensión. Para el caso más desfavorable de resistencia del cuerpo y suponiendo un

contacto perfecto, la intensidad circulante será máxima.

PUESTA A TIERRA. Se define como "Toma de Tierra" a la unión eléctrica de un conductor con la

masa terrestre. Esta unión se lleva a cabo mediante electrodos enterrados, obteniendo con ello

una toma de tierra cuya resistencia de "empalme" depende de varios factores, tales como:superficie de los electrodos enterrados, profundidad de enterramiento, clase de terreno, humedad

y temperatura del terreno, etc.

Por otra parte, llamaremos "Puesta a Tierra", a la unión directa de determinadas partes de una

instalación eléctrica, con la toma de tierra, permitiendo el paso a tierra de las corrientes de falta o

las descargas atmosféricas.

Las más utilizadas son las de 0,5 m x 1 m y las de 1 m x 1 m. Para la puesta a tierra de apoyos de

líneas aéreas y columnas de alumbrado público, cuando lo necesiten, será suficiente electrodos

que tengan en conjunto una superficie de contacto con el terreno de 0.25 m2 , con lo que se

pueden utilizar de 0,5 m × 0,5 m.


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Conclusión.

El cable es un material que permite con facilidad la conducción de la corriente eléctrica, los más

utilizados son el cobre y el aluminio. También, son empleados el oro y la plata, se definen,

también, como el camino por el cual circula la corriente eléctrica. Es el medio por el cual se

transporta la corriente eléctrica.Las principales características de los cables son: el Conductor que los constituye, el aislamiento, las

cubiertas y el comportamiento ante los agentes externos y reclasifican por su función, su tensión

de servicio, por la naturaleza de sus componentes y por sus aplicaciones específicas.

A los cables de potencias se les realizan una serie de pruebas, generalmente de resistencia, en las

cuales es estudiada la conductibilidad, la resistencia y el aislamiento del cable conductor, la más

aplicada es la prueba de resistencia de aislamiento del cable, debido a su deterioro, está sujeto a

muchos efectos que pueden ocasionar que falle: daños mecánicos, vibraciones, calor o frío

excesivo, suciedad, aceite, vapores corrosivos, humedad de los procesos, o simplemente la

humedad de un día nublado.

Los equipos de pruebas para cables y conductores eléctricos son de mucha importancia para logra

establecer parámetros que garanticen las estabilidad y funcionamiento óptimo de los cables,

además logra facilitar las actividades de mantenimiento en los cables de potencias, mediante

revisiones periódicas y realizar sustituciones de cables en los casos más necesarios.

Bibliografía

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• http://es.slideshare.net/carlosturpo00/conectores-empalmes-y-terminales. •Normas Mexicanas NMX-J-ANCE. Productos eléctricos-conductores (varias).

• Norma Oficial Mexicana NOM-063-SCFI, Productos eléctricos - conductores - requisitos de

seguridad.

• Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE. Instalaciones eléctricas (utilización).

• Normas CFE E0000 y PEMEX, para conductores eléctricos.

• Catálogo general de productos VIAKON.

• Aluminum Electrical Conductor Handbook. The Aluminum Association.

• Manual Técnico de Copperweld Steel Company. Wire and Cable Division.

•http://www.stormcopper.mx/?gclid=CIKEsvm1xssCFZaEaQodLmME3g

•http://ar.prysmiangroup.com/es_AR/business_markets/downloads/Catalogos/1BT_4_1_Catalog

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conductores de potencia

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