CONDUCTORES ELÉCTRICOS Y CANALIZACIONES

Núcleo
formativo
Conductores
1
eléctricos y
canalizaciones
Contenidos
1.1 Materiales
1.2 Tipos
conductores y aislantes
de conductores
1.3 Densidad
de corriente
1.4 Resistencia
eléctrica
1.5 Clasificación
1.6 Referencias
1.7 Sistemas
1.8 Cajas
de los cables eléctricos aislados
normalizadas de los cables eléctricos
de instalación
de empalme o derivación y de mecanismos
1.9 Colocación
de cajas, tubos y conductores
Extras
Ejemplos
Ejercicios propuestos
Cuestionario
Introducción
En este núcleo formativo se realizará un breve estudio de los principales materiales eléctricos
utilizados en la construcción de cables eléctricos, sus características y sus aplicaciones. De su
conocimiento dependerá una correcta elección de los cables en función de cada uso.
Estudiaremos igualmente los principales sistemas de instalación de los cables, para lo
cual resulta imprescindible conocer los diferentes sistemas de canalizaciones que se
pueden utilizar, mediante: tubos, canales, cajas de derivación, cajas utilizadas para alojar
mecanismos.
En todo momento la base de referencia será el REBT.
1.1 Materiales
conductores y aislantes
Los materiales de las instalaciones eléctricas se pueden dividir en conductores y aislantes de la
electricidad según ofrezcan una resistencia menor o mayor al paso de la corriente eléctrica.
1.1.1 Materiales
conductores
El REBT en su ITC-BT-01 punto 35 define por conductor a la parte del cable que tiene la función
específica de conducir la corriente eléctrica, por tanto un material conductor es el que hace posible
el paso de una corriente eléctrica ofreciéndole la mínima resistencia.
Los metales son los materiales más usados como conductores en las instalaciones eléctricas, y
preferentemente por este orden son, cobre (Cu) o aluminio (Al) y más escasamente plata (Ag) en
determinados aparatos eléctricos. Las propiedades eléctricas y mecánicas más representativas de
estos conductores son las que se indican en la tabla 1.1.
Propiedades eléctricas y mecánicas
Sustancia
Resistividad (Ω mm2/m)
Coeficiente de
temperatura
Peso específico (kg/dm3)
Cobre
0,0172
0,0039
8,9
Aluminio
0,028
0,0037
2,71
Plata
0,016
0,0037
10,50
Tabla 1.1 Características eléctricas y mecánicas de los conductores
1.1.2 Materiales
aislantes
Un material aislante es aquel que, debido a que los electrones de sus átomos están fuertemente
unidos a sus núcleos, apenas permite su desplazamiento y, por consiguiente, el paso de la corriente
eléctrica al aplicar una tensión eléctrica entre dos puntos del mismo.
Los materiales más usuales como aislamiento de los conductores eléctricos son plásticos, y entre
los plásticos los siguientes:
•Termoestables, son los que al fundir sus materias primas por acción del calor, se solidifican
cuando pasan de una determinada temperatura quedando con la forma del molde. Ejemplos de
plásticos termoestables son: melaminas, poliésteres, resinas fenólicas como la baquelita, etc.
-- Elastómeros, son plásticos termoestables que se han producido por procesos de
vulcanización. Los más utilizados son: caucho natural, caucho sintético, goma butílica,
etileno, propileno, etc.
•Termoplásticos, tienen la característica de reblandecerse con el calor y de solidificarse al
enfriarse. Están formados principalmente por resinas sintéticas. Los más corrientes son:
-- Policloruro de vinilo, (PVC) se utiliza como aislamiento en cables de hasta 20 kV. Presenta
entre otras las siguientes características:
◊◊
Gran resistencia mecánica.
◊◊
Elevada rigidez dieléctrica.
◊◊
No se altera con cambios de temperatura ni con exposiciones al aire.
◊◊
Resistente a los agentes químicos.
◊◊
Resistente a las sobrecargas y a los cortocircuitos.
-- Polietileno, es una resina pura de hidrocarbono termoplástico. Sus propiedades más
destacables son:
10
◊◊
◊◊
•Papel
Bajo coste.
Buenas propiedades dieléctricas.
impregnado,
se componen de celulosa, aceites minerales y resinas. Por sus buenas
propiedades eléctricas se usa tanto en baja, media y alta tensión.
•Aislantes
especiales:
-- Silicona, sus propiedades como aislante se mantienen con altas temperaturas.
- - No
propagadores del fuego.
-- Cables con aceite fluido, utilizado para elevadas tensiones, permite el desplazamiento del
aceite fluido a lo largo del conductor, reduciéndose las pérdidas del dieléctrico.
1.2 Tipos
de conductores
Los conductores suelen comercializarse de diferentes formas, ver figura 1.1.
•Hilos, en este caso el conductor es cilíndrico y su sección no pasa de 4 mm2. Se utilizan
sobre todo en instalaciones interiores.
•Cables, es un conductor compuesto de varios hilos
enrollados en espiral. Se usan en instalaciones interiores
donde se prevea que va a pasar una intensidad de corriente
de cierta envergadura.
hilo
cable
•Pletinas, es un conductor cuya sección es rectangular.
pletina
•Varillas, se llama así a algunos de los conductores que
varilla
aislante
conductor
Suelen usarse en cuadros eléctricos y en bobinados de
máquinas eléctricas.
sobrepasan los 4 mm2; se emplean sobre todo en líneas de
distribución.
Fig. 1.1 Formas de conductores
En general considerando su aislamiento los hay de dos tipos:
•Conductores
aislados: son los que están cubiertos de un material aislante cuya función
específica es soportar la tensión.
•Conductores
sin aislamiento:
son los conductores que no disponen de ningún recubrimiento.
En general los elementos fundamentales conductores y aislamientos completan, desde un punto
de vista eléctrico, los cables sencillos, pero a veces los cables pueden tener una configuración más
compleja (ver Fig. 1.2), pues a las partes antes citadas hay que añadir las protecciones que
defienden al cable contra diversas agresiones. Estas protecciones
Conductor
son en general:
Armadura
Cubierta
exterior
•Pantallas, son elementos metálicos con funciones de protección
eléctrica.
•Armaduras, son elementos metálicos con funciones de protección
mecánica.
•Cubierta
exterior, es el elemento destinado a proteger el cable
contra los agentes exteriores: químicos, biológicos, atmosféricos,
etc.
Fig. 1.2 Partes fundamentales
de un cable conductor
11
eléctricos
Cubierta
interior
1 Conductores
Aislamiento
semiconductoras, su función es evitar la presencia de aire
en puntos del cable sometido a un campo eléctrico.
y canalizaciones
•Capas
1.3 Densidad
de corriente
Cuando por un conductor circula una corriente se produce un
aumento de la temperatura, proporcional a la intensidad de
corriente que lo atraviesa. De aquí la importancia que tiene el
concepto de densidad de corriente. En la figura 1.3 se puede
apreciar como la densidad de corriente es en la parte a) la
mitad que en la parte b). Se expresa de la forma:
I
δ=
S
a)
I
b)
S
I
[1]
S/2
Fig. 1.3 Densidad de corriente
en los conductores
Donde:
δ; densidad de corriente
I; intensidad de corriente
S; sección del conductor
Su unidad es (A/mm2).
El REBT fija las intensidades admisibles en los conductores eléctricos basándose en la densidad de
corriente con el objeto de que los conductores no sobrepasen ciertas temperaturas.
ejemplo
1.1
l
Cab
o
ead
Determinar la densidad de corriente de un conductor de 35 mm2 de sección si circula por él una
intensidad de corriente de 120 A.
Solución
Aplicando la expresión [1] se obtiene: δ =
1.4 Resistencia
120
= 3, 43 A/mm2
35
eléctrica
Como ya sabemos la resistencia eléctrica se define como la oposición ofrecida por un conductor al
paso de la corriente eléctrica (Fig. 1.4), y es función de los siguientes factores:
•De
la longitud
•De
la sección
(L) del conductor en metros (m). A mayor longitud mayor es la resistencia.
(S) del conductor en (mm2). A menor sección mayor dificultad al paso de la
corriente eléctrica y por tanto mayor resistencia.
L
•Del
que constituye el conductor. Cada
sustancia ofrece una resistencia particular. Para
determinar la resistencia de los conductores interesa
conocer la resistencia que opone una varilla de un
determinado material de 1 m de longitud y de 1 mm2 de
sección, a esta resistencia se le denomina resistividad,
en la tabla 1.1 aparecen las resistividades de los
materiales más comunes a una temperatura de 20ºC.
Se representa por ρ y su unidad es Ω · mm2/m
12
material
S
Fig. 1.4 Parámetros de un conductor