CONDUCTORES ELÉCTRICOS PARA BAJA TENSIÓN. CONDUCTORES RESISTENTES AL FUEGO Y CONDUCTORES LIBRES DE HALÓGENOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE POTENCIA PARA BAJA Y MEDIA TENSIÓN MIGUEL ROMAN C. mroman@indeco.com.pe Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica NTP 370.250 * (Base para todos los cables aislados) Transformador de Línea de A.T. De 60 kV NTP 370.251 (Cobre) NTP 370.258 (Aluminio, Aleac. De Al y ACSR) Transformador de 60 kV a 12,5 kV 2,5 kV a 60 kV Transf. De 12 500 V a 220 V 2500 V Cables de M.T. * y NTP 370.255-2 Cables de M.T. * y NTP 370.255-2 Cables de distrib. Aérea * y NTP 370.254 (Aislados) NTP 370.045 (Protegidos) Acometida * y NTP 370.255-1 Transf. De 12 500 V a 220 V Cables de distrib. Subterránea * y NTP 370.255-1 Cables de construcción * y NTP 370.252, NTP 370.253 ¿Cómo evalúan las normas la calidad de los materiales y de los procesos? 1. Calidad del conductor (Cobre) Cobre blando con una pureza de 99,95%, 100 % de conductividad mínima (equivale a una resistividad máxima de 17,241 Ω-mm2/km a 20 °C. Regla práctica 1/58x1000 ) Resistividad volumétrica = 1,72x10-6 Ω-cm. 2. Calidad del aislamiento Compuesto con una resistividad volumétrica mayor a 1x1012 Ω-cm a 20 °C y una vida útil de alrededor de 20 años. Conceptos de Conductividad y Resistividad Resisitividad del cobre blando: ρ = 17,241 Ω−mm2/km a 20 °C z S = 1 mm2 L = 1 km Una varilla de cobre blando de una sección de 1 mm2 y 1 km de longitud, tiene una resistencia eléctrica de 17,241 Ω a 20 °C Conceptos de Conductividad y Resistividad (Continuación) La Resistividad (ρCu) del cobre blando se tomó como patrón para definir la conductividad (C). ρCu (del cobre blando ) C(de un metal cualquiera) (%) = ρ (del metal cualquiera ) C(del cobre blando) (%) = 17,241 17,241 C(del aluminio puro) (%) = 17,241 28,264 X X X 100 = 100 100 = 61 100 Resistencia eléctrica ρxL R= x n x k1 x k2 x k3 S n = N° de alambres k1, k2, k3 = factores de diámetro, cableado, clase. S L Ejemplo: Alambre N° 14 AWG S = 2,08 mm2 L = 1 km R= n=1 17,241 x 1 x 2,08 1 x 1 x 1 = 8,29 Ω/km a 20 °C NTP 370.250:2005 (2a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Conductores para cables aislados Está basada en IEC 60228:1978 Conductors of insulated cables Los materiales de los conductores son: - Cobre recocido puro con o sin recubrimiento metálico - Aluminio puro o aleación de aluminio La norma IEC 60228 definió para los cálculos de la resistencia eléctrica una resistividad volumétrica de 0,017254 Ω-mm2/m para el cobre y de 0,028264 Ω-mm2/m para el aluminio y la aleación de aluminio. NTP 370.250:2003 Están clasificados en 4 clases Clase 1.- Alambres Clase 2.- Cables redondos, comprimidos, compactados y sectoriales. Clase 1: Un solo alambre, del 0,5 al 16 mm2 Clase 5 y 6.- Bunchados o flexibles Clase 2: Conformación de 7, 19, 37, 61, 91 alambres. Las secciones van del 0,5 al 1000 mm2 Clase 5: Gran número de alambres de diámetros pequeños, haces torcidos en una misma dirección y cableados para las secciones mayores. Clase 6: Similar a la Clase 5, pero mayor número de alambres, de diámetros aún mas pequeños, para mayor flexibilidad CABLEADO TIPOS DE CABLEADO (CLASE 2): REDONDO D1 COMPRIMIDO D2 = 0,97xD1 COMPACTADO D3 = 0,92xD1 NTP 370.250:2003 TABLA 1 - Clase 1. Conductores sólidos para cables unipolares y multipolares Sección mm² 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 Máxima resistencia del conductor a 20 ºC en corriente continua. Conductores circulares de cobre Conductor de recocido aluminio circular Con Sin recubrimiento recubrimiento Ω/km metálico metálico Ω/km Ω/km 36,0 24,5 18,1 12,1 7,41 4,61 3,08 1,83 1,15 36,7 24,8 18,2 12,2 7,56 4,70 3,11 1,84 1,16 ------18,1 12,1 7,41 4,61 3,08 1,91 NTP 370.250:2003 TABLA 2 - Clase 2. Conductores cableados para cables unipolares y multipolares Sección mm² 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 800 1 000 Mínimo número de alambres en el conductor Circular (no Circular Sectorial compactado) compactado Máxima Resistencia del conductor en Ω/km a 20 ºC Cu Al Cu Al Cu Al 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 19 19 19 37 37 37 61 61 61 61 91 91 91 -----72) 72) 7 7 7 7 19 19 19 37 37 37 61 61 61 61 91 91 91 ---6 6 6 6 6 6 6 6 6 12 15 18 18 30 34 34 53 53 53 53 53 --------6 6 6 6 12 15 15 15 30 30 53 53 53 53 53 ---------6 6 6 12 15 18 18 30 34 34 53 53 53 --- ---------6 6 6 12 15 15 15 30 30 30 53 53 53 --- Conductores de cobre recocido Alambres Sin recubrim. Con recubrim. metálico metálico 36,0 24,5 18,1 12,1 7,41 4,61 3,08 1,83 1,15 0,727 0,524 0,387 0,268 0,193 0,153 0,124 0,099 1 0,075 4 0,060 1 0,047 0 0,036 6 0,028 3 0,022 1 0,017 6 36,7 24,8 18,2 12,2 7,56 4,70 3,11 1,84 1,16 0,734 0,529 0,391 0,270 0,195 0,154 0,126 0,100 0,076 2 0,060 7 0,047 5 0,036 9 0,028 6 0,022 4 0,017 7 Conductor de aluminio -----7,41 4,61 3,08 1,91 1,20 0,868 0,641 0,443 0,320 0,253 0,206 0,164 0,125 0,100 0,077 8 0,060 5 0,046 9 0,036 7 0,029 1 NTP 370.250:2003 TA B LA 3 - C lase 5. C onductores flexibles de cobre recocido para cables unipolares y m ultipolares Sección M áxim o diám etro de los alam bres en el conductor. mm² 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 mm 0,21 0,21 0,21 0,26 0,26 0,31 0,31 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,61 0,61 M áxim a resistencia del conductor a 20 ºC en corriente continua. A lam bres sin A lam bres con recubrim iento recubrim iento m etálico m etálico Ω /km Ω /km 39,0 40,1 26,0 26,7 19,5 20,0 13,3 13,7 7,98 8,21 4,95 5,09 3,30 3,39 1,91 1,95 1,21 1,24 0,780 0,795 0,554 0,565 0,386 0,393 0,272 0,277 0,206 0,210 0,161 0,164 0,129 0,132 0,106 0,108 0,0801 0,0817 0,0641 0,0654 0,0486 0,0495 0,0384 0,0391 0,0287 0,0292 NTP 370.250:2003 TABLA 4 - Clase 6 - Conductores flexibles de cobre recocido para cables unipolares multipolares Sección Máximo diámetro de los alambres en el conductor mm² mm 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,41 0,41 0,41 Máxima resistencia del conductor a 20 ºC en corriente continua. Alambres sin recubrimiento metálico Ω/km 39,0 26,0 19,5 13,3 7,98 4,95 3,30 1,91 1,21 0,780 0,554 0,386 0,272 0,206 0,161 0,129 0,106 0,0801 0,0641 Alambres con recubrimiento metálico Ω/km 40,1 26,7 20,0 13,7 8,21 5,09 3,39 1,95 1,24 0,795 0,565 0,393 0,277 0,210 0,164 0,132 0,108 0,0817 0,0654 NTP 370.250:2003 Anexo B TABLA B.1 - Conductores sólidos para cables unipolares y multipolares Calibres AWG 16 14 12 10 8 Sección mm² 1,31 2,08 3,31 5,261 8,367 Máxima resistencia del conductor Ω/km a 20º C en corriente continua Unipolar Multipolar 13,80 8,62 5,42 3,410 2,144 14,0 8,79 5,52 3,478 2,187 TABLA B.2 - Conductores cableados para cables unipolares y multipolares Calibres AWG Sección mm² 16 14 12 10 8 1,31 2,08 3,31 5,261 8,367 Mínimo Nº de alambres en el conductor Circular no Circular compactado compactado 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 Máxima resistencia del conductor Ω/km a 20º C en corriente continua. Unipolar Multipolar 14,0 8,79 5,54 3,478 2,187 14,3 8,97 5,65 3,547 2,231 NTP 370.250:2003 Anexo B TABLA B.3 - Conductores flexibles para cables unipolares y multipolares Calibre AWG Sección mm² Mínimo Nº de alambres del Conductor 20 18 16 14 12 10 8 0,519 0,823 1,31 2,08 3,31 5,261 8,367 10 16 26 41 65 104 168 Máxima resistencia del conductor Ω/km a 20º C en corriente contínua Unipolar Multipolar 35,5 22,3 14,0 8,78 5,54 3,478 2,223 37,3 23,4 14,7 9,22 5,82 3,652 2,335 Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de Transformador de 60 kV a 12,5 kV 2,5 kV a 60 kV Transf. De 12 500 V a 220 V 2500 V Cables de construcción * y NTP 370.252, NTP 370.253 Transf. De 12 500 V a 220 V NTP 370.252:2007 (4a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables aislados con compuesto termoplástico y termoestable para tensiones hasta e inclusive 450/750 V. Está basada en la IEC 60227 Partes 1, 3, 4 y 5 y en las normas UL 44, UL 83. (Es una fusión de la NTP 370.252, 3a Edición y de la NTP 370.253, 1a Edición) Los materiales de los conductores son: Cobre recocido puro con recubrimiento metálico De acuerdo con la NTP 370.250 o sin NTP 370.252:2007 (4a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables aislados con compuesto termoplástico y termoestable para tensiones hasta e inclusive 450/750 V. Los materiales aislantes termoplásticos son compuestos de PVC: - PVC/C (70 °C) para cables de instalaciones fijas - PVC/D (70 °C) para cables flexibles - PVC/G (90 °C) para cables de instalaciones fijas. El material aislante termoestable es: - XLPE (90 °C) para cables de instalaciones fijas. Temperatura de operación y capacidad de corriente Temperatura de operación.- Máxima temperatura del conductor en uso normal. - Es la máxima temperatura a la que puede someterse el aislamiento, en trabajo normal, para que no sufra un envejecimiento prematuro. Capacidad de corriente del conductor.- La cantidad de amperios máxima que debe transportar un conductor en trabajo normal, está dada por la temperatura de operación del conductor y por las condiciones de su instalación que define la forma en que el calor generado en el conductor va a ser disipado. NTP 370.252:2007 Cables con aislamiento termoplástico para 70 °C TIPO DE AISLANTE CONDUCTORES TIPO DE CABLE TENSIO N V N° TW-70 450/750 1 TWF-70 TTR-70 300/500 2a5 CLASE SECCION 1 1,5 a 10 mm2 16 a 8 AWG 2 1,5 a 400 mm2 16 a 8 AWG 5 1,5 a 240 mm2 1 1,5 a 10 mm2 2 1,5 a 35 mm2 PVC/C PVC/C TIPO DE CUBIERTA USO - Instalaciones fijas dentro de tuberías, bandejas, montantes, etc. No expuestas PVC/ST 4 mm2 Instalaciones fijas expuestas. No a la intemperie TWT-70 450/750 2y3 1 1,5 a 4 16 a 10 AWG TTRF-70 300/500 2a5 5 0,75 a 6 mm2 PVC/D PVC/ST 5 Para aparatos móviles TFM-70 450/750 2a3 5 0,5 a 6 mm2 20 a 10 AWG PVC/C - Para aparatos fijos (1) (1) No para instalaciones internas, ni dentro de tubos, ni adosados a la pared. No para electrodomésticos móviles como lustradoras, ni que generen calor: tostadoras, planchas, etc. Sí para lámparas, refrigeradoras, lavadoras, etc., por facilidades de mantenimiento. (Secciones mayores a 2,5 mm2) Estos conductores deben pasar el ensayo de llama vertical de la norma IEC 332-1 NTP 370.252:2007 Cables con aislamiento termoplástico y con aislamiento termoestable comprendidos en esta norma TIPO DE CABLE TENSION V N° THW-90 1 THWN-90 1 450/750 XHHW-90 1 CONDUCTORES TIPO DE TIPO DE USO CLASE SECCION AISLANTE CUBIERTA Instalaciones fijas 2,5 a 10 mm2 1 no expuestas, 16 a 8 AWG PVC/90 dentro de tuberías, 2,5 a 500 mm2 2 montantes, 14 a 8 AWG bandejas, etc. en 2,5 a 10 mm2 1 ambientes secos o 16 a 8 AWG PVC/90 Nylon húmedos. 2,5 a 500 mm2 2 Bandejas expuestas 14 a 8 AWG a la luz solar cuando 2,5 a 10 mm2 1 se solicite 16 a 8 AWG "Resistencia a la luz solar". Puede XLPE 2,5 a 500 mm2 solicitarse también 2 14 a 8 AWG resistencia a la llama especiales. Estos conductores deben pasar el ensayo de llama vertical de la norma IEC 3321, excepto el XHHW que debe pasar el ensayo de llama horizontal; el cliente puede solicitar resistencia a la llama vertical VW-1, estos dos ensayos según la norma UL 1581. También puede solicitar resistencia a la llama en bandeja vertical de acuerdo a IEC 332-3 Categorías A, B o C. NTP 370.252:2007 Algunos tipos requieren de un relleno, que puede ser un material apropiado que ocupe los intersticios y le dé redondez al cableado. Los materiales de la cubierta exterior son compuestos de PVC del tipo específico para cada tipo de cable: - PVC/ST4 para cables de instalaciones fijas - PVC/ST5 para cables flexibles TABLA 1 - Requisitos para los ensayos no eléctricos de los aislamientos Nº de Referen cia 1 1.1 1.1.1 Ensayo Esfuerzo de tracción y elongación a la rotura. Propiedades al momento de la entrega. Valores a ser obtenidos para el esfuerzo de tracción: Unidad Tipo de Compuesto PVC/C PVC/D PVC/E N/mm² 12,5 10,0 15,0 % 125 150 150 Método de Ensayo descrito en IEC 60811-1-1 Subclaúsula 9.1 60811-1-2 y 60811-1-1. 8.1.3.1 y 9.1 - promedio, mínimo. 1.1.2 Valores a ser obtenidos para la elongación a la rotura: - promedio, mínimo. 1.2 Propiedades después de envejecer en estufa de aire. 1.2.1 Condiciones de envejecido: 1.2.2 1.2.3 80± 2 7 x 24 80 ± 2 7 x 24 135 ± 2 10 x 24 N/mm² 12,5 10,0 15,0 - variación(1),,máximo Valores a ser obtenidos para la elongación a la rotura: - promedio, mínimo % ±20 ± 20 ± 25 % 125 150 150 - variación (1), máximo. % ±20 ±20 ±25 - temperatura - duración del tratamiento Valores a ser obtenidos para el esfuerzo de tracción: - promedio, mínimo ºC h Ensayos mecánicos de tracción y elongación de aislantes y cubiertas antes y después de envejecidos Nº de Refer encia Método de Ensayo descrito en Tipo de Compuesto Ensayo Unidad PVC/C 2 Ensayo de pérdida de masa 2.1 Condiciones de envejecido: PVC/D PVC/E - temperatura ºC 80 ± 2 80 ± 2 115 ± 2 - duración del tratamiento h 7 x 24 7 x 24 10 x 24 mg/cm² 2,0 2,0 2,0 2.2 Valores a ser obtenidos para la perdida de masa, máximo. 3 Ensayo de Compatibilidad(2) 3.1 Condiciones de envejecido 3.2 Propiedades Mecánicas después de envejecido. ºC 80 ± 2 80 ± 2 100 ± 2 h 7 x 24 7 x 24 10 x 24 Como en las referencias Nos. 1.2.2 y 1.2.3 IEC Subclausula 60811-3-2 8.1 60811-1-2 8.1.4 60811-3-1 9.1 Valores obtenidos 4 Ensayo de Choque Térmico 4.1 Condiciones de Ensayo: 4.2 - temperatura ºC 150 ± 2 150 ± 2 150 ± 2 - duración del tratamiento h 1 1 1 Resultados a ser obtenidos Ausencia de rajaduras. 1)Variación: diferencia entre el promedio después del envejecido y el promedio sin envejecer, expresado como un porcentaje del último. 2)Si es aplicable, véase 5.3.1. Nº de Referencia Método de Ensayo descrito en Tipo de Compuesto Ensayo Unidad PVC/C 5 Ensayo a presión a alta temperatura 5.1 Condiciones de ensayo: PVC/D PVC/E - fuerza ejercida por la cuchilla Véase 8.1.4 de IEC 60811-3-1 - duración del ensayo bajo carga Véase 8.1.5 de IEC 60811-3-1 - temperatura ºC 80 ± 2 70 ± 2 90± 2 5.2 Resultados a ser obtenidos: Promedio de la profundidad de penetración, máximo. % 50 50 50 6 Ensayo de doblado a baja temperatura 6.1 Condiciones de ensayo: 6.2 -15 ± 2 -15 ± 2 -15 ± 2 - temperatura (1) ºC - período de aplicación de baja temperatura Véase 8.1.4 y 8.1.5 de IEC 60811-1-4 Resultados a ser obtenidos Ausencia de Rajaduras IEC Subclausula 60811-3-1 8.1 60811-1-4 8.1 Nº de Referencia Ensayo 7 Ensayo de elongación a baja temperatura 7.1 Condiciones de ensayo - temperatura (1) - período de aplicación de baja temperatura 7.2 Unida d ºC Método de Ensayo descrito en Tipo de Compuesto PVC/C -15 ± 2 PVC/D PVC/E -15 ± 2 Subclausula 60811-1-4 8.3 60811-1-4 8.5 60811-3-2 9 - Véase 8.3.4 y 8.3.5 de IEC 60811-1-4 Resultados a ser obtenidos -elongación sin rotura, mínimo. 8 Ensayo de impacto a baja temperatura (2) 8.1 Condiciones de ensayo - temperatura (1) % ºC 20 -15 ± 2 20 - -15 ± 2 - - período de aplicación de baja temperatura Véase 8.5.5 de IEC 60811-1-4 - masa del martillo Véase 8.5.4 de IEC 60811-1-4 8.2 Resultados a ser obtenidos Véase 8.5.6 de IEC 60811-1-4 9 Ensayo de estabilidad térmica 9.1 Condiciones de ensayo - temperatura 9.2 IEC ºC - - 200 ± 0,5 min - - 180 Resultados obtenidos - promedio del tiempo de estabilidad térmica. 1)Debido a condiciones climáticas, puede requerirse temperaturas de ensayo mas bajas. 2)Si está especificado en las especificaciones particulares. NTP 370.252:2006 Requisitos eléctricos Ensayo de Resistencia eléctrica (R) Ensayo de Tensión eléctrica (R): 2500 V TW-70, TWF-70, TWT-70 2000 V THHW-90, THHWF-90, TTR-70 1500 V TTRF-70 hasta 0,6 mm de espesor de aislamiento 2000 V TTRF-70 mayor a 0,6 mm de espesor de aislamiento Tiempo de aplicación: 5 minutos, contra el agua Ensayo de resistencia de aislamiento (T): Se efectúa después de sumergir en agua durante 2 horas a temperatura de operación. Los requerimientos están en las tablas de la norma para cada conductor y sección. Resistencia de aislamiento a temp. Ambiente (R): No está en norma. Aprox. 1000x RATO Resistencia de aislamiento Los materiales aislantes no son perfectos, dejan “fugar” la corriente, una de las formas de medir estas fugas es la resistencia de aislamiento D d R = kxlog ρ D d k= ρ 2π Resistividad volumétrica Constante de aislamiento > 12 10 Ω-cm Resistencia de aislamiento I a XRL XRL i ir ic r C fuga i = Corriente de b Resistencia de aislamiento a temperatura ambiente (MΩ-km a 20 °C) Medición normalmente a 500 V c.c. (Vab), durante 1 min, en la misma forma que la tensión eléctrica Resistencia de aislamiento a temperatura de operación MATERIALES AISLANTES Y DE CUBIERTA TERMOPLASTICO TERMOESTABLE FUNDIDO MOLDEADO ENFRIADO RETICULADO Y ENFRIADO FUNDIDO RESUMEN DE LAS NORMAS NTP 370.252:2003 Y NTP 370.253:2003 Selección de conductores por capacidad de corriente 120Para THWN-2 (90) XHHW-2 (90) Sección (mm2) TW-70 2.5 4 22 28 22 30 27 35 6 35 38 43 10 46 55 65 16 62 75 85 25 80 95 110 35 100 120 140 50 125 140 160 70 150 180 205 95 185 215 245 120 210 240 280 150 240 280 320 185 275 320 360 THW (75) 240 320 360 410 *No mas de tres conductores en un ducto con temperatura ambiente de 30 °C RESISTENCIA A LA LLAMA HORIZONTAL Tiempo de aplicación de 30 s, después del cual: - La llama que pueda quedar encendida no debe alcanzar los extremos - Durante o después de la aplicación, las gotas de material no deben encender el algodón. Cámara de quemado 230 mm (9 plg.) Algodón quirúrgico RESISTENCIA A LA LLAMA VERTICAL – IEC 332-1 Tiempo de aplicación de 60 s, después del cual: -La parte carbonizada no debe llegar a 50 mm del 550±5 Distancia soporte superior entre soportes - Si la llama se extiende 75±5 hacia abajo, la parte carbonizada no debe llegar a 540 mm del Punto de aplicación de soporte superior la llama *Todas las dimensiones en mm 50 540 RESISTENCIA A LA LLAMA VERTICAL VW-1 – UL 1581 (A solicitud del cliente.) Banderita Se efectúan 5 aplicaciones de 15 s, con intervalos de 15 s entre aplicación. - Durante este proceso no debe encenderse el algodón 250 quirúrgico. - Después de la última aplicación, la llama remanente 240 no debe permanecer encendida más de 60 s y no debe haberse quemado más del 25 % de la banderita señalizadora. Algodón quirúrgico de papel kraft PRUEBA DE LLAMA PARA CABLES EN BANDEJA VERTICAL (A solicitud del cliente) 4000 ±100 2000±100 1000±100 PRUEBA DE LLAMA PARA CABLES EN BANDEJA VERTICAL – IEC 332-3 Cat A, B y C PREPARACION DE CONJUNTOS DE ENSAYO.El volumen de material no metálico debe ser de: CATEGORIA A: 7 l/m CATEGORIA B: 3,5 l/m CATEGORIA C: 1,5 l/m Lo cual se halla con la expresión: Vi = Mi/(ρi x l) Donde: Vi : Volumen del componente i cable en l/m Mi : Masa del componente i en kg ρi : Gravedad específica del componente i en kg/dm3 l : Longitud de la sección de cable en m PRUEBA DE LLAMA PARA CABLES EN BANDEJA VERTICAL (A solicitud del cliente) Tiempo de aplicación de la llama: -Para las Categorías A y B, 40 min -Para la categoría C, 20 min Después de las cuales: -La parte carbonizada no debe haber alcanzado 2,5 m CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS En un incendio, dependiendo del tipo de materiales usados en el aislamiento, rellenos y cubiertas puede haber: - Propagación de la llama - Emisión de gases halógenos (Gases ácidos de Fluor, Bromo o Cloro, caso del PVC) - Alta emisión de humos En un incendio dentro de un lugar cerrado la mayoría de las personas que fallecen se debe a la asfixia por humos tóxicos y ácidos, lo cual se ve agravado cuando la alta densidad de humos les provoca pánico porque no les es posible ver las salidas de emergencia. CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Para instalaciones de alta afluencia de público, locales cerrados, Ejem. Discotecas, cines restaurantes, hospitales, centros comerciales, etc. Debe ser obligatorio el uso de cables con aislamientos, rellenos y cubiertas LHRFBH (Libres de halógenos, retardantes del fuego, baja o nula emisión de humos). Los compuestos existentes hoy en día ofrecen: CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Resistentes a la propagación de la llama: IEC 60332-3 Categoría A CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Baja o cero emisión halógenos: IEC 754-1 Hidróxido de sodio Muestra de PVC Aire Horno de quemado CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Baja o cero emisión de humos. IEC 1034-1, IEC 1034-2 Emisor de luz Lámpara de quarzo Cabina de quemado 3x3x3 m CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Registrador de la cantidad de luz recibida durante el ensayo Célula fotoeléctrica CABLES RESISTENTES AL FUEGO, LIBRES DE HALOGENOS Y DE BAJA EMISION DE HUMOS Hornillo con mezcla de alcohol: Pantalla de aire Etanol (90 %), Metanol (4 %) y Agua (6 %) CABLE CON COMPUESTO DE PVC Minuto 0 Minuto 3 Minuto 6 CABLE CON COMPUESTO NO HALOGENADO DE BAJA EMISIÓN DE HUMOS Minuto 0 Minuto 3 Minuto 10 CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE POTENCIA PARA BAJA Y MEDIA TENSIÓN Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de 60 kV a 12,5 kV Transformador de 2,5 kV a 60 kV 2500 V Cables de distrib. Aérea * y NTP 370.254 (Aislados) NTP 370.045 (Protegidos) Transf. De 12 500 V a 220 V Transf. De 12 500 V a 220 V NTP 370.045:2005 (2a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Conductores protegidos para redes de distribución aérea en baja tensión Basada en la norma en la ANSI C8 35 (U.S.A.) y reemplazó a la edición de 1984 Los materiales de los conductores son: - Cobre temple duro o semiduro. - Aluminio duro, aleación de aluminio o aluminio reforzado con acero (ACSR) El material de la protección es PE (Temp. de operación 75 °C). Se usa sobre aisladores. NTP 370.254:2003 CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables para distribución aérea autosoportados aislados con XLPE para tensiones hasta e inclusive 0,6/1 kV Basada en las normas NBR 8182 (Brasileña) y en la ANSI/ICEA S-76-474 (U.S.A.) Los materiales de los conductores son: - Cobre recocido puro con o sin recubrimiento metálico - Aluminio puro sin recubrimiento. De acuerdo con la NTP 370.250 El material aislante es XLPE (Temperatura de operación 90 °C) NTP 370.254:2003 Los materiales del soporte, cuando además es neutro, pueden ser: - Cobre duro. NTP 370.251:2003 -Aleación de aluminio. NTP 370.258:2005 - Aluminio reforzado con acero. NTP 370.258:2005 Para redes sin neutro pueden usarse los anteriores o cables de acero según ASTM A 475 Los soportes pueden ser desnudos o aislados Las designaciones de estos cables son: - CAI Conductor de cobre y soporte de cobre - CAI-S Conductor de cobre y soporte de acero - CAAI Conductor de Aluminio y soporte de Aleación de Aluminio - CAAI-S Conductor de Aluminio y soporte de acero - CAAI-R Conductor de Aluminio y soporte de aleación de aluminio reforzado con acero NTP 370.254:2003 Identificación por nervaduras Soporte Fase 1 Alumbrado Fase 2 CAAI 2x25+1x16+ND25 mm2 CAAI- S 2x25+1x16 mm2 CAAI 2x25+1x16+NA25 mm2 NTP 370.254:2003 Principales requisitos mecánicos del aislante REQUISITOS 1 SIN ENVEJECER (S) - Tracción, mínima - Elongación, mínima UNIDADES XLPE MPa % 12,5 200 - Tratamiento Temperatura Duración °C h 135 ± 3 7x24 - Tracción, variación máxima % ± 25 - Elongación, variación máxima % ± 25 °C min MPa 200 ± 3 15 0,2 % % 175 15 2 ENVEJECIDOS (T) 3 GRADO DE RETICULACION (S) - Tratamiento Temperatura Duración bajo carga Esfuerzo mecánico - Máximo alargamiento bajo carga - Máximo alargamiento después de enfriado NTP 370.254:2003 Requisitos eléctricos Ensayo de resistencia de aislamiento: Se efectúa con 500 V de cc - A temperatura ambiente (R) Después de la tensión eléctrica y en la misma forma que éste La resistencia mínima a obtener está dada por: D RA=kxlog k= Constante de aislamiento d = 3 700 MΩ-km a 20 °C D=Diámetro nominal sobre el aislamiento d= Diámetro nominal bajo el aislamiento - A temperatura de operación (90±2 °C) (T) k= 3,7 MΩ-km Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de Transformador de 60 kV a 12,5 kV 2,5 kV a 60 kV Transf. De 12 500 V a 220 V 2500 V Acometida * y NTP 370.255-1 Transf. De 12 500 V a 220 V Cables de distrib. Subterránea * y NTP 370.255-1 NTP 370.255-1:2004 (1a Edición) CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables de energía con aislamiento extruido y sus accesorios para tensiones nominales desde 1 kV (Um=1,2 kV) hasta 30 kV (Um=36 kV) . Parte 1: Cables para tensiones nominales de 1 kV (Um=1,2 kV) y 3 kV (Um=3,6 kV) Basada en Norma IEC 60502 Parte 1 NTP 370.255-1:2004 TENSIONES NOMINALES: Las tensiones nominales Uo/U (Um) consideradas en esta norma son: 0,6/1 (1,2) kV y 1,8/3 (3,6) kV. Donde: Uo = Tensión entre conductor y tierra o la pantalla metálica U = Tensión entre fases Um = Tensión máxima del sistema en el cual se puede usar el cable NTP 370.255-1:2003 CATEGORIAS DE LOS SISTEMAS: CATEGORIA A: Cualquier fase del cable puesta a tierra se desconecta máximo en un minuto CATEGORIA B: Aquellos sistemas que operan durante un corto tiempo con una fase puesta a tierra. Este período según IEC 60183 no debe ser mayor a una hora y el acumulado en un año no debe pasar de 125 h CATEGORIA C: Sistemas que no están ni en la categoría A ni B En los sistemas donde una falla no es desconectada pronta y automáticamente el extra esfuerzo en el aislamiento de los cables reduce la vida de estos en grado proporcional a la duración de la falla. En sistemas donde se espera que con cierta frecuencia se operará con una permanente falla a tierra, es recomendable clasificar el sistema como de Categoría C. NTP 370.255-1:2003 Los valores Uo recomendados son los siguientes: TENSION MAXIMA DEL TENSION NOMINAL (Uo) SISTEMA (Um) (kV) (kV) Categorías A y B Categoría C 1,2 0,6 0,6 3,6 1,8 3,6* * Esta categoría está contemplada en la NTP 370.255-2 Los materiales de los conductores son: - Cobre recocido puro con o sin recubrimiento metálico - Aluminio puro sin recubrimiento. De acuerdo a NTP 370.250 NTP 370.255-1:2003 Máximas temperaturas en el conductor para los diferentes compuestos aislantes Máxima temperatura del conductor °C Compuestos aislantes Designación Operación normal a) Termoplásticos PVC para tensiones nominales Uo/U ≤ 1,8/3 kV Sección ≤ 300 mm2 Sección > 300 mm2 b) - Termoestables Cross linked polyethilene Ethylene propilene rubber o similar (EPM o EPDM) High grade ethylene propilene rubber PVC/A* XLPE EPR HEPR Corto Circuito (5 s máximo de duración) 70 160 140 90 250 * Para cables con tensiones nominales Uo/U = 3,6/6 kV se designa PVC/B según NTP 370.255-2 NTP 370.255-1:2003 Máximas temperaturas en el conductor para los diferentes compuestos de cubierta Compuestos de cubierta a) Termoplásticos Cloruro de Polivinilo (PVC) Polietileno b) Elastomérico Policloroprene, polietileno clorosulfonado o polímero similar Designación abreviada Máxima temperatura del conductor en operación normal °C ST1 ST2 80 90 ST3 ST7 80 90 SE1 85 NTP 370.255:2003 DENOMINACION: N NA G Y 2Y 2X S SE SA SEA C B R RA K Conductor de cobre Conductor de aluminio Aislamiento y cubierta de Goma (Termoestable) Aislamiento y cubierta de PVC, PoliVinil Cloruro, (Termoplástico) Cubierta de PE (PoliEtileno termoplástico) Aislamiento de XLPE (Cross=X Linked PoliEtileno)Polietileno reticulado (Termoestable) Pantalla de cobre Pantalla de cobre sobre cada conductor (multipolares) Pantalla de Aluminio Pantalla de Aluminio sobre cada conductor Conductor concéntrico Armadura de flejes de acero Armadura de alambres de acero Armadura de alambres de Aluminio Cubierta de plomo ESTRUCTURA MOLECULAR DEL POLIMERO DE PVC H H H H C Cl H C C C Cl H H H H H C C H C C Cl H Cl ESTRUCTURA MOLECULAR DEL POLIMERO DE PE H C C H H H H H H H C C C H H H H H C C H C H H PROCESO DE RETICULACIÓN VIA SILANO Polietileno base (graft) + catalizador H C H H H H H H H H H C C C C Silano H H H C C H C H H PROCESO DE RETICULACIÓN VIA SILANO H C H H H C C C H2O sil sil H sil H C H C C H C H H PROCESO DE RETICULACIÓN VIA PEROXIDO (CATENARIA) Por efecto del vapor a alta presión (250 PSI) y alta temperatura (200 °C), el peroxido contenido en el compuesto actúa sobre los H H H H H C C Peroxido H H H H H H H H H C C C C C H C H H PROCESO DE RETICULACIÓN VIA PEROXIDO (CATENARIA) H C H H H C C C H2O + otros productos H H C H C C H C H H LINEA DE TRIPLE EXTRUSION CON VULCANIZACION CONTINUA 2) 1ª Extrusora: Semiconductora interna 3) 2ª Extrusora: Aislamento de XLPE 4) 3ª Extrusora: Semiconductora externa 5) Tubo con vapor a elevada temperatura y presión (CURVA CATENARIA) para el reticulado en vulcanización continua Acumulador 6) Tubo con agua a elevada presión 1) Carretes alimentadores de cable de cobre desnudo 8) Carretes receptores del cable triplemente extruído y reticulado 7) Canaleta con agua para enfriamiento NTP 370.255-1:2003 Principales requisitos mecánicos de los aislantes REQUISITOS Máx. temp. Del conductor en operación normal 1 SIN ENVEJECER (S) - Tracción, mínima - Elongación a la rotura, mínima 2 ENVEJECIDOS (T) - Tratamiento Temperatura Duración - Tracción mínima Variación máxima - Elongación a la rotura, mínima Variación máxima 3 GRADO DE RETICULACION (S) - Tratamiento Temperatura (± 3 °C) Duración bajo carga Esfuerzo mecánico - Máximo alargamiento bajo carga - Máximo alargamiento después de enfriado UNIDADES (°C) PVC/A 70 EPR 90 HEPR 90 XLPE 90 N/mm2 % 12,5 150 4,2 200 8,5 200 12,5 200 °C h 100 ± 2 7 135 ± 3 7 135 ± 3 7 135 ± 3 7 N/mm2 % 12,5 ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 % % 150 ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 °C min N/cm2 % % - 250 15 20 175 15 250 15 20 175 15 200 15 20 175 15 NTP 370.255-1:2003 Requisitos eléctricos - Ensayo de Resistencia eléctrica (R) - Ensayo de Tensión eléctrica (R)*: TENSION NOMINAL U0 (kV) 0,6 1,8 TENSION DE ENSAYO* (kV) 3,5 6,5 * 2,5 U0 + 2 kV durante 5 minutos por cada fase CABLES UNIPOLARES APANTALLADOS O MULTIPOLARES CON PANTALLA SOBRE CADA FASE: Cada conductor contra la pantalla. CABLES MULTIPOLARES SIN PANTALLA INDIVIDUAL: Cada conductor contra todos los demás conectados a tierra NTP 370.255-1:2003 - CABLES UNIPOLARES O MULTIPOLARES PARALELOS: Después de sumergidos en agua por 1 hora, entre cada conductor y el agua. NTP 370.255-1:2003 Constante de aislamiento k de los aislamientos PVC/A A 20 °C MΩ-km 36,7 EPR/ HEPR -*(1) A TEMP. DE OPERACION MΩ-km 0,037 3,67 XLPE -*(1) 3,67 • En Indeco (1) 3 670 MΩ-km Ensayo de resistencia de aislamiento: Se efectúa con 500 V de cc - A temperatura ambiente (R) Después de la tensión eléctrica y en la misma forma que éste NTP 370.255-1:2003 CABLES MAS REPRESENTATIVOS DE ESTA NORMA NYY 3-1x120 mm2 N2XY 3-1x120 mm2 Conductor Aislante Cobre PVC o Cubierta PVC XLPE OTROS CABLES: - De control (NYY-C, N2XY-C, N2XSY-C, etc.) - Cables concéntricos (acometida) (SET, NYCY, N2XCY) NYY 2x25 mm2 NTP 370.255-1:2003 Comparación de capacidades de corriente (Cables triples) Temperatura: - del suelo, 20 °C - ambiente, 30 °C 120Para Sección (mm2) NYY N2XY 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 58 77 102 132 157 186 222 265 301 338 367 426 480 68 95 125 160 195 230 275 330 380 410 450 525 600 Las NTP en una red de transmisión y distribución de la energía eléctrica Transformador de 2,5 kV a 60 kV Transformador de 60 kV a 12,5 kV Transf. De 12 500 V a 220 V 2500 V Cables de M.T. * y NTP 370.255-2 Cables de M.T. * y NTP 370.255-2 Transf. De 12 500 V a 220 V NTP 370.255-2:2003 CONDUCTORES ELECTRICOS. Cables de energía con aislamiento extruido y sus accesorios para tensiones nominales desde 1 kV (Um=1,2 kV) hasta 30 kV (Um=36 kV) . Parte 2: Cables para tensiones nominales de 6 kV (Um=7,2 kV) a 30 kV (Um=36 kV) Basada en Norma IEC 60502 Parte 2 TENSIONES NOMINALES: Las tensiones nominales Uo/U (Um) consideradas en esta norma son: 3,6/6 (7,2) kV - 6/10 (12) kV - 8,7/15 (17,5) kV 12/20 (24) - 18/30 (36) kV NTP 370.255-2:2003 Máximas temperaturas en el conductor para los diferentes compuestos aislantes Máxima temperatura del conductor °C Compuestos aislantes Designación Operación normal a) Termoplásticos PVC para tensiones nominales Uo/U =3,6/6 kV Sección ≤ 300 mm2 Sección > 300 mm2 b) - Termoestables Cross linked polyethilene Ethylene propilene rubber o similar (EPM o EPDM) High grade ethylene propilene rubber PVC/B* XLPE EPR HEPR Corto Circuito (5 s máximo de duración) 70 160 140 90 250 NTP 370.255-2:2003 Principales requisitos mecánicos de los aislantes REQUISITOS Máx. temp. Del conductor en operación normal 1 SIN ENVEJECER (S) - Tracción, mínima - Elongación a la rotura, mínima 2 ENVEJECIDOS (T) - Tratamiento Temperatura Duración - Tracción mínima Variación máxima - Elongación a la rotura, mínima Variación máxima 3 GRADO DE RETICULACION (S) - Tratamiento Temperatura (± 3 °C) Duración bajo carga Esfuerzo mecánico - Máximo alargamiento bajo carga - Máximo alargamiento después de enfriado UNIDADES (°C) PVC/B 70 EPR 90 HEPR 90 XLPE 90 N/mm2 % 12,5 125 4,2 200 8,5 200 12,5 200 °C h 100 ± 2 7 135 ± 3 7 135 ± 3 7 135 ± 3 7 N/mm2 % 12,5 ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 % % 125 ± 25 ± 30 ± 30 ± 25 °C min N/cm2 % % - 250 15 20 175 15 250 15 20 175 15 200 15 20 175 15 NTP 370.255:2003 DENOMINACION: N NA G Y 2Y 2X S SE SA SEA C B R RA K Conductor de cobre Conductor de aluminio Aislamiento y cubierta de Goma (Termoestable) Aislamiento y cubierta de PVC, PoliVinil Cloruro, (Termoplástico) Cubierta de PE (PoliEtileno termoplástico) Aislamiento de XLPE (Cross=X Linked PoliEtileno)Polietileno reticulado (Termoestable) Pantalla de cobre Pantalla de cobre sobre cada conductor (multipolares) Pantalla de Aluminio Pantalla de Aluminio sobre cada conductor Conductor concéntrico Armadura de flejes de acero Armadura de alambres de acero Armadura de alambres de Aluminio Cubierta de plomo NTP 370.255-2:2003 Requisitos eléctricos - Ensayo de Resistencia eléctrica (R) - Ensayo de Tensión eléctrica (R)*: TENSION NOMINAL U0 3,6 (kV) TENSION DE ENSAYO* 12,5 (kV) * 3,5 U0 kV durante 5 minutos por cada fase 6,0 8,7 12 18 21 30,5 42 63 CABLES UNIPOLARES APANTALLADOS O MULTIPOLARES CON PANTALLA SOBRE CADA FASE: Cada conductor contra la pantalla. Ensayo de resistencia de aislamiento: En la misma forma y con constantes de aislamiento k iguales a los de la parte 1 CABLES A CAMPO ELECTRICO NO RADIAL Cable a campo eléctrico no radial Cable de B.T. CABLES A CAMPO ELECTRICO NO RADIAL Y RADIAL Cables a campo eléctrico radial Cables de M.T. Cables a campo eléctrico no radial Cables de B.T. CAMPO ELECTRICO RADIAL CON ESFUERZOS NO AMORTIGUADOS ρCu = 1,72x10-6 Ω-cm ρSemi = 1x103 Ω-cm ρXLPE = 1x1016 Ω-cm CABLES DE ENERGÍA CABLES DE MEDIA TENSION N2XSY 8.7/15 kV 25 mm2 Pueden ser unipolares o trifásicos Conductor Semicon. sobre el conductor Cubierta Pantalla metálica Aislamiento Semicon. sobre el aislamiento NTP 370.255-2:2003 Requisitos eléctricos ¾Descargas parciales (R) Conductor Aislamiento Semiconductiva interna Semiconductiva externa Pantalla de cobre vacío (void) NTP 370.255-2:2003 ¾Descargas parciales - Tensión de ensayo: 1,73Uo - Requisito: Descarga no mayor a 10 pC Aplicación: - Entre cada conductor y la pantalla metálica NTP 370.255-2:2003 Ensayo de Descargas Parciales Jaula de Faraday Transformador NTP 370.255-2:2003 Ensayo de Descargas Parciales Aplicación de la tensión Capacitores calibradores Terminales en aceite Capacitores Cables de conexión al tablero de medición NTP 370.255-2:2003 Ensayo de Descargas Parciales Tablero de aplicación y control de la tensión Tablero de detección y medición de las descargas parciales NTP 370.255-2:2003 Detector de Descargas Parciales NTP 370.255-2:2003 Ensayo de Descargas Parciales NTP 370.255-2:2003 Ensayo de tang δ: Ensayo tipo importante para medir el grado de deterioro de los aislantes. La medición periódica puede prevenir posibles fallas en futuro próximo. I i XRL ir r r i XRL ic c iC δ ϕ ∞ ir tang δ = ir ic NTP 370.255-2:2003 Ensayo de tang δ CABLE DE ACOMETIDA CONCENTRICO Cubierta Conductor Concéntrico de cobre Conductor central de cobre Aislamiento de PVC 1.2 CABLE ANTIFRAUDE Conductor de tierra desnudo Cinta poliester grado eléctrico, como aislamiento. Cinta poliester metalizada. Al. hacia CABLE DE ACOMETIDA CONCENTRICO afuera Cinta poliester metalizada. Al. hacia adentro Cubierta externa Conductor piloto, aislado con PVC Cubierta Conductor Concéntrico de cobre Conductor central de cobre Aislamiento de PVC Conductor de tierra desnudo agradecemos su atención MIGUEL ROMAN C. mroman@indeco.com.pe