CRITERIOS DE SELECCIÓN PARA CABLES EXPUESTOS A CAMPOS

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1 CRITERIOS DE SELECCIÓN PARA CABLES EXPUESTOS A CAMPOS

2 FUNCIONES DE LAS PANTALLAS

3 FUNCIONES DE LAS PANTALLAS
Bloqueador del ruido eléctrico (interferencia) Crear una distribución radial y simétrica de los esfuerzos eléctricos en la dirección de máxima resistencia del aislamiento Proveer al cable de una capacitancia a tierra uniforme Reducir el peligro de descargas eléctricas al personal o en presencia de productos inflamables Para propósitos electrostáticos Para conducir corriente de falla Como pantalla neutro

4 TIPOS DE APANTALLAMIENTOS EN CABLES ELECTRICOS

5 TIPOS DE APANTALLAMIENTOS
CINTA DE COBRE Malla en hilos de cobre Poliéster Aluminizado + Drain Espesor de 0,0635mm Hilos de 0,16 a 0,254 mm Cinta Poliéster Alum. 0,03mm, + Cond. Drenaje Cu-Sn APLICACIÓN Helicoidal con traslape Hilos agrupados y aplicados en forma de Malla o trenza Cinta helicoidal o longitudinal con traslape y drenaje cableado CUBRIMIENTO 100% 50-95% FLEXIBILIDAD Medianamente Rígida Extraflexible Buena USOS MEDIA TENSIÓN, CONTROL, POTENCIA Y BAJA TENSION CONTROL, COAXIALES INSTRUMENTACIÓN,

6 TIPOS DE APANTALLAMIENTOS

7 TIPOS DE APANTALLAMIENTOS
Cables con Apantallamiento Laminado Protección contra acoples capacitivos, interferencias de tipo TV, diafonías, radio transmisores, luces, etc. Cables con Apantallamiento en Malla Protección contra acoplamiento por conducción o (debidos a la resistencia de la pantalla en bajas frecuencias), donde se requiera una resistencia DC baja. Cable con Apantallamiento Combinado Hilos + Cinta Cu Protección contra acoples inductivos en alta frecuencia y descargas electrostáticas.

8 APANTALLAMIENTOS Si el cable es aterrizado en un solo punto, el flujo magnético producirá una tensión inducida en la pantalla.  La magnitud de la tensión es proporcional a la corriente circulante por el conductor, y se incrementara a medida que nos alejamos del punto de tierra. Si la pantalla es aterrizada en dos puntos, el circuito cerrado producirá una circulación de corriente en la pantalla. La magnitud de corriente en la pantalla es inversamente proporcional a la resistencia de la pantalla y la tensión se reduce teóricamente a cero. Aquí la distancia entre los puntos de tierra no tiene incidencia sobre la magnitud de la corriente.

9 CABLES DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

10 GENERALIDADES Cables Instrumentación
Cables multi-conductores que transportan señales eléctricas de baja energía. Los cables de instrumentación llevan señales entregadas por un transductor u otra aplicación hasta el proceso de control o analizador. Cables Control Cables multi-conductores. Transporta señales eléctricas, usadas para monitorear o controlar sistemas eléctricos de potencia y sus procesos asociados.

11 GENERALIDADES 2 1

12 GENERALIDADES CABLES CONTROL INSTRUMENTACIÓN CONSTRUCCIÓN INDIVIDUALES
PARES TRIADAS GENERAL (OS) APANTALLAMIENTO / PANTALLA SOBRE EL BLINDAJE NÚCLEO INDIVIDUAL Y GENERAL (IOS)

13 GENERALIDADES CABLES DE INSTRUMENTACIÓN
Cable Instrumentación Pantalla Foil Aluminio + Drain (OS) Cable de Instrumentación Pantalla Foil Aluminio + Drain (IOS)

14 GENERALIDADES CABLES DE CONTROL
Cable de Control Pantalla Foil Aluminio + Drain Cable de Control Pantalla Cinta + Hilos (R< 2 ohm/km)

15 PARÁMETROS IMPEDANCIA DE TRANSFERENCIA
Es una característica de la pantalla o el blindaje. Determina la intensidad de la fuente no deseada en el circuito de señal. Define la eficiencia del Blindaje. Dada por: Vt: Tensión de Interferencia Inducida por la corriente Io circulando por el blindaje.

16 PARÁMETROS IMPEDANCIA DE TRANSFERENCIA
En altas frecuencias se presentan dos efectos, el inductivo y el capacitivo: El Efecto Inductivo se debe al acople magnético de las hendiduras (traslape) de las estructuras del blindaje. Es la parte reactiva de la Zt y predomina a frecuencias mayores a 70 MHz. El Efecto Capacitivo es debido a los acoplamientos eléctricos de la pantalla. La Zt permanece constante hasta frecuencias del orden de 0.1 MHz y es equivalente a la resistencia DC de la pantalla (Resistencia lineal).

17 PARÁMETROS IMPEDANCIA DE TRANSFERENCIA
La impedancia de transferencia está constituida tanto por aportes resistivos como inductivos y capacitivos del apantallamiento. Para señales de ruido de baja frecuencia la impedancia de transferencia es aproximadamente igual a la resistencia por unidad de longitud de la pantalla, mientras que en altas frecuencias los efectos inductivos (debidos al efecto de bobina que presenta el apantallamiento aplicado de forma helicoidal) y capacitivos (debido al acople de campo eléctrico de la pantalla y el medio) se hacen más importantes. La impedancia de transferencia es un parámetro difícil de controlar, pero es posible determinarlo de forma experimental.

18 PARÁMETROS Frecuencia [MHz] Ohm/m 1000 100 10 1 0.1 0.1 1 10 100
Trenzada Cinta + Drain Cinta + Trenza 100 10 1 0.1 0.1 1 10 100 Frecuencia [MHz]

19 PARÁMETROS Se observa que el apantallamiento en malla de hilos de cobre presenta un buen comportamiento a bajas frecuencias; sin embargo, a frecuencias altas su comportamiento puede variar debido a los acoples magnéticos provocados por la inducción individual de cada hilo. Las pantallas basadas en cintas de aplicación helicoidal presentan un mejor comportamiento en un ancho de banda mayor, el acople magnético no es tan elevado y se mantiene casi estable en un ancho de banda bastante amplio.

20 INSTALACIÓN PUESTAS A TIERRA

21 INSTALACIÓN PUESTAS A TIERRA

22 INSTALACIÓN PUESTAS A TIERRA

23 INSTALACIÓN PUESTAS A TIERRA I12 V1 V2
Un blindaje adecuado en cable y en el equipo, disminuye las Interferencias. El propio Blindaje introduce ruidos. Proceso V1 V2 I12

24 CABLES DE MEDIA TENSIÓN

25 DISEÑO ESTÁNDAR Chaqueta Pantalla Metálica / Neutro
Blindaje del aislamiento Aislamiento Blindaje del conductor Conductor

26 DISEÑO PANTALLA EN HILOS
Chaqueta Cinta Pantalla Metálica (Hilos de Cobre) Blindaje del conductor Aislamiento Blindaje del aislamiento Conductor

27 CONSTRUCCIÓN TRIPOLAR
CHAQUETA RELLENO TRES FASES CABLEADAS

28 CONSTRUCCIÓN TRIPLEX

29 PANTALLAS METÁLICAS PANTALLA PANTALLA EN CINTA EN HILOS DE COBRE
CONDUCTOR AISLAMIENTO BLINDAJE BLINDAJE AISLAMIENTO PANTALLA EN CINTA DE COBRE CHAQUETA PANTALLA EN HILOS DE COBRE

30 NEUTROS CONCÉNTRICOS 100% 33%

31 APLICACIÓN TÍPICA Cable XLPE 15 kV 100% Pantalla en Cinta de Cobre
Cable XLPE 15 kV 133% Pantalla de Neutro Concéntrico 1/3

32 BLINDAJE DEL CONDUCTOR

33 BLINDAJE DEL CONDUCTOR
Blindaje del Conductor o Primera Semiconductora

34 NIVEL DE AISLAMIENTO Aplica en Normas UL e ICEA NIVEL 100% Protección que liberen fallas a tierra lo más rápido posible en un tiempo no mayor a 1 minuto. NIVEL 133% Protecciones no cumplen con los requisitos del NIVEL 100%, pero que en cualquier caso, se libera la falla en no más de una hora. NIVEL 173% Para sistemas en los que el tiempo para liberar una falla no está definido.

35 ESPESORES DE AISLAMIENTO

36 BLINDAJE DEL AISLAMIENTO
Formado por dos componentes: - Material semiconductor sobre el aislamiento - Pantalla metálica Función: -Crear distribución radial del campo eléctrico -Proporcionar Capacitancia uniforme a tierra -Reducir peligro descargas eléctricas al personal de operación (Puestas a Tierra)

37 BLINDAJE DEL AISLAMIENTO
AISLAMIENTO SIN PANTALLA AISLAMIENTO CON PANTALLA

38 PARAMETROS ELECTRICOS
CAPACITANCIA ELÉCTRICA Concentración de Carga Líneas Equipotenciales

39 PARAMETROS ELECTRICOS
CAPACITANCIA ELÉCTRICA Los cables que se instalan en ductos o directamente enterrados por lo general pasarán por secciones de terreno húmedo y seco o por ductos de características eléctricas variables, dando como resultado una capacitancia a tierra variable y como consecuencia, una impedancia no uniforme. Cuando se presentan en el sistema ondas de sobretensión debidas a descargas atmosféricas y operaciones de maniobra, viajan a través del cable produciéndose reflexiones en los puntos de variación de impedancia, lo que da lugar a ondas de sobretensión que producirán fallas en el cable.

40 PARAMETROS ELECTRICOS
Al colocar las pantallas sobre el aislamiento, se tendrán las siguientes ventajas en el cable: Presentar una impedancia uniforme, evitando reflexiones y eliminando la posibilidad de producir sobretensiones dañinas al aislamiento. Proveer al cable de la máxima capacitancia del conductor a tierra y consecuentemente, reducir al mínimo las ondas de sobretensión. Absorber energía de las ondas de sobretensión al inducir en la pantalla una corriente proporcional a la del conductor. Reducir el peligro de choque eléctrico al personal y proveer un drenaje adecuado a tierra de las corrientes capacitivas.

41 PARAMETROS ELECTRICOS
INDUCTANCIA ELÉCTRICA

42 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
AGRUPACIÓN DE FASES Agrupar Ternas con Conductores de Cada Fase

43 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA Existen dos casos básicos: Pantalla aterrizada a un lado Pantalla aterrizada a ambos lados V1 V2 I12

44 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA Pantalla aterrizada en un lado Ventajas Mayor capacidad de corriente. Menores perdidas. Desventajas Requiere aislamiento de las pantallas en los empalmes. Es necesario conocer y evaluar por seguridad la tensión presente en las pantallas.

45 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA En caso de aterrizar en un extremo, eran recomendados valores de 12 V ac, como valores de tensión seguros de pantalla a tierra. Actualmente con el desarrollo de nuevos materiales, algunos fabricantes de cables sugieren hasta 25 V como máximo. La calidad de los materiales para las chaquetas de los cables ha permitido que estos valores se incrementen a valores de “tensión normal de operación” de entre 100 a 400 V. (Falla controladas con descargadores de sobretensión (limitadores de tensión).

46 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA Si el sistema es puesto a tierra en un solo punto, se debe tener en consideración cuando un “segundo” punto de tierra no planeado es realizado, debido a que al cerrarse el circuito, este puede resultar en altas corrientes por pantalla, lo que podría conllevar al sistema a una falla. Es necesario considerar entonces un mantenimiento periódico preventivo de cada punto de puesta a tierra, el cual debería incluir la verificación de integridad de la chaqueta.

47 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA 2. Pantalla aterrizada en ambos lados (Multiaterrizadas) Ventajas No es necesario el aislamiento de pantallas en empalmes. No hay tensión en la pantalla. No se hacen necesarios ensayos periódicos en pantallas. Desventajas Baja capacidad de corriente. Altas perdidas.

48 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA En caso de aterrizar ambos extremos, es posible disminuir las corrientes por pantallas: Usando impedancias (pararrayos) Buen ordenamiento de las fases Disposición (flat, triangular) Transposición de pantallas (cross bonded)

49 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
Pant. C Pant. A Pant. B Fase A Fase B Fase C PUESTAS A TIERRA Transposición de Pantallas Reducir las inducciones de Corriente en las Pantallas

50 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
Agrupación de Fases Inducción Paralelo Disposición Plana, conductores sin distancia y agrupados por fase de forma secuencial Disposición Plana, conductores con distancia entre ellos, d y distancia entre grupos D, secuencia transpuesta

51 INSTALACION DE CABLES DE M.T.
AGRUPACIÓN DE FASES Inducción Paralelo Disposición Plana, conductores con distancia entre ellos, d y distancia entre grupos D, secuencia sin transponer

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